基于子結(jié)構(gòu)分析的動態(tài)載荷和模型參數(shù)復(fù)合反演研究.pdf

1、未知輸入信息和未知模型特征參量常常是共存的，然而在工程實際中，由于技術(shù)條件或經(jīng)濟條件的限制，結(jié)構(gòu)所受動載荷往往難以直接測量，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的某些模型參量也不易獲取。因此，在輸入信息和結(jié)構(gòu)特征參量信息不完備的條件下，如何實現(xiàn)載荷和模型參數(shù)的識別是現(xiàn)代工程中的一個重要的問題。為了解決這一問題，本文以子結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，提出了一種僅利用結(jié)構(gòu)上少數(shù)測點的輸出信息來識別結(jié)構(gòu)動態(tài)載荷和模型參數(shù)的復(fù)合反演方法，主要研究工作如下:
　　 (1)研究了基

2、于子結(jié)構(gòu)界面力的復(fù)合反演方法。首先根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點選取用于載荷識別的子結(jié)構(gòu)，建立子結(jié)構(gòu)有限元模型，子結(jié)構(gòu)之間的連接關(guān)系采用界面力等效。通過Green脈沖函數(shù)法建立動態(tài)載荷的正問題模型，在此基礎(chǔ)上，利用正則化方法實現(xiàn)載荷的穩(wěn)定識別。其次，建立整體結(jié)構(gòu)的有限元模型并施加已識別的動態(tài)載荷，通過非線性最小二乘法建立未知模型參數(shù)的識別方程。在迭代過程中采用正則化方法求解識別方程。數(shù)值算例表明，在響應(yīng)存在測量噪聲的情況下，所述的復(fù)合反演方法能夠有效穩(wěn)

3、定地實現(xiàn)動態(tài)載荷和模型參數(shù)的復(fù)合反演。
　　 (2)研究了基于子結(jié)構(gòu)界面強迫運動和模態(tài)分析的復(fù)合反演方法。子結(jié)構(gòu)之間的連接關(guān)系采用界面位移、速度來等效，推導(dǎo)了子結(jié)構(gòu)的運動方程。把子結(jié)構(gòu)的運動方程投影到模態(tài)坐標下，在模態(tài)坐標系下對每個解耦方程的模態(tài)力進行識別，再將模態(tài)力進行組裝投影回物理坐標。每個模態(tài)力的識別相當于對單源載荷進行識別，Green核函數(shù)矩陣維數(shù)小，矩陣的病態(tài)性減弱，并且基于界面強迫運動的子結(jié)構(gòu)建模方法拓展了算法的使用

4、范圍。
　　 (3)為了更好地實現(xiàn)復(fù)合反演的穩(wěn)定求解，提高計算效率，研究了基于形函數(shù)法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)動態(tài)載荷和模型參數(shù)的識別方法。首先對結(jié)構(gòu)進行子結(jié)構(gòu)劃分，建立載荷識別的子結(jié)構(gòu)運動方程。把載荷在時間域內(nèi)離散為一系列時間元，選取一類基函數(shù)，通過最小二乘法構(gòu)造載荷的單元形函數(shù)，利用有限元計算求出各形函數(shù)的響應(yīng)，在整個時間域內(nèi)組裝各形函數(shù)響應(yīng)得到整體形函數(shù)矩陣，建立載荷識別的正模型。此方法能在采樣周期較大時仍保證較好的識別精度，