基于结构参数不确定性的有限元模型修正

２００７年第２６卷

８月

第８期

机械科学与技术

Ｍｅｃｈ肌ｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ。肌ｄＴｅｃｌｌＩｌｏｌｏｇｙｆｏｒＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎ舀ｎｅｅｄｎｇ

ＡｕｇｌｌＳｔ?２００７

Ｖ０１．２６Ｎｏ．８

陈学前基于结构参数不确定性的有限元模型修正

陈学前，杜强，冯加权

（中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳６２１９００）

摘要：介绍了传统有限元模型修正及修正精度的评估方法，并简要说明了传统方法的不足之处。

根据有限元模型修正的实际情况，提出了基于不确定性的有限元模型修正技术以及采用干涉面积法来对其修正精度进行评估。最后通过一个模型的数值仿真研究了基于不确定性的模型修正方法。

关键词：有限元模型；模型修正；不确定性

中图分类号：１１Ｐ２０６文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００３名７２８（２００７）０８旬９６５－Ｃ１４

ＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｉＩＩｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｏｄｅｌ（ＦＥＭ）Ｃｏ砸ｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅ

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精确的动力学模型对于结构的动力响应预示和结构动态设计都具有十分重要的意义。尽管动态有限元建模在过去３０多年取得了长足的进展，但是对于实际复杂结构，理论计算与实验结果之间仍存在较大误差。在有限元建模中，由于模型的离散化误差，材料物理参数的不确定性，边界条件的近似，以及缺乏结构阻尼参数等原因，使得复杂结构有限元建模精度难以得到保证。随着实验模态分析技术和动态测试设备的发展，由结构的动态实验可以得到实际复杂结构较精确的动力学特性，因而利用动态实验数据的结构动力学数学模型修正引起广泛重视。以此为基础，诞生了传统的动态有限元模型修正方法，即利用结构的动态实验结果对初始有限元模型进行修正，使修正后结构的有限元模型的计算结果与实验结果相吻合。

利用传统有限元模型修正得到的有限元模型各

收稿日期：２００６—０９一０４

基金项目：中国工程物理研究院面上基金项目（２００６０３１９）资助

作者简介：陈学前（１９７５一），男（汉），四川，硕士，ｃｘｑｄｄｌ２７＠ｓｏｈｕ．ｃ姗参数值都是某一定值，但由于各种原因（如：结构经多次拆装后，其连接面的各参数不会是一个定值，而应该是一个分布范围），结构的实验值本身会存在一个分布范围，因此，利用传统方法得到结构的参数值与其真实的参数值之间也会存在差异。故在结构有限元动力学模型修正过程中应考虑到这些不确定性因素，最后的计算结果对结构的可靠性评估才更合理。

ｌ传统有限元模型修正及修正精度的评估

１．１传统有限元模型修正

有限元模型修正法可分为矩阵型修正方法ｕ“１和设计参数型修正方法晡丙Ｊ。矩阵型方法的基本思想是：根据一定的准则和结构动力学关系直接对ＦＥＭ（ｆｉｌｌｉｔｅｅｌｅｍ肋ｔｍｏｄｅｌ）的质量阵（材）和刚度阵

（Ｋ）进行修正，使修正后的ＦＥＭ的计算模态参数与　万方数据