(2010) 基于有限元模型修正的施工参数识别

基于Kriging模型的有限元模型修正方法研究

基于Kriging模型的有限元模型修正方法研究基于Kriging模型的有限元模型修正方法研究摘要：有限元模型是一种常用的结构分析方法，然而，由于模型假设和离散化误差等因素，其结果可能存在一定误差。

本文提出了基于Kriging模型的有限元模型修正方法，通过对已有有限元模型数据进行拟合，进而修正模型中的误差，并对修正效果进行验证。

实验结果表明，基于Kriging模型的有限元模型修正方法能够显著提高有限元模型的精度和稳定性。

关键词：有限元模型；Kriging模型；模型修正；精度；稳定性1. 引言有限元模型是一种常用的结构分析方法，广泛应用于工程领域。

然而，在实际应用过程中，由于对结构复杂性的简化、参数估计误差以及离散化误差等因素的影响，有限元模型的分析结果可能存在一定误差，从而影响工程设计的准确性。

因此，如何对有限元模型进行修正并提高其精度和稳定性成为了一个重要的研究方向。

2. Kriging模型的基本原理Kriging模型是一种基于统计学的插值方法，通过对已有样本数据的拟合，预测未知位置上的数值。

其基本思想是通过已知样本点之间的空间相关性，在未知位置上进行插值，从而得到预测结果。

Kriging模型通过建立样本点之间的半变异函数，从而描述其空间相关性，并通过最小化预测误差来确定未知位置上的数值。

3. 基于Kriging模型的有限元模型修正方法基于Kriging模型的有限元模型修正方法主要包括以下几个步骤：（1）数据采集：首先，需要采集与有限元模型相关的数据，包括原始模型的力学性能、结构几何参数、材料参数等。

（2）数据预处理：对采集到的数据进行预处理，包括数据的筛选、去噪和归一化处理等，以减小数据误差对模型修正的影响。

（3）Kriging模型构建：根据预处理后的数据，构建Kriging模型，包括选择合适的半变异函数、估计其参数，并进行模型的验证。

（4）有限元模型的修正：利用步骤（3）中构建的Kriging模型，对已有的有限元模型进行修正，得到修正后的模型。

中国振动工程学会模态分析高级研修班讲课资料(第六章)-

BERMAN 方法的不足之处
这种直接修正矩阵的拉格朗日乘子法的不足之处主要有以下几点： ① 采用试验模态向量修正质量矩阵和刚度矩阵。由于试验模态向量是不完整的，仅
仅是测试频率范围内的若干阶模态，而且试验模态的自由度数远小于计算模型的自由度数，因此必须进行振型扩展（在本章前面讨沱过）；
② 试验模态的误差一般较大，在15 ％左右； ③ 原来质量矩阵和刚度矩阵的稀疏性可能不再存在； ④ 原来质量矩阵和刚度矩阵中为零的元素，譬如第ij个元素，可能不再为零，表示在第i 个节点和第j个节点之间增加了新的单元，这可能不符合实际情况； ⑤ 可能出现虚假模态（Spurious Modes）。因此，工程上实用的方法是基于灵敏度分析的物理参数修改法。
的解不是唯一的，
Berman 又定义了一个拉格朗日函数
式中：矩阵E0为非对角阵，Lij为拉式乘子。将上式对ΔM的每个元素及Lij求导，并令其为零，便可得到满足正交性条
件
，又能使
的ε最小解：
将上式代入到再将上式代入到
得到，
便得：
在求得 ΔM后即可得修改后的质量矩阵。 Wei用类似的方法（将以上过程的M改为K）找到了刚度矩阵的修改公式：式中
式中：
其中 Hcij（ωk）是j点激励，i点响应的频率响应函数在（ωk）处的值。显然，SAC等于1 表示表示两者线性相关，等于零表示两者线性无关。
II. 模态缩减和扩展
在有限元模型修正中，我们介绍了MAC 、COMAC 、MSF 等方法用于判别计算模型的振型和试验模型的振型相关的程度。实际上，计算模型的自由度总数，一般而言，远大于试验模型的自由度总数。这就是在本节一开始所讲到的第一种试验模态模型的不完整性。要解决这个问题，或者是将有限元模型缩聚到试验模型的自由度上，或者是将试验模型的振型扩展到有限元模型的自由度上。模型的缩聚和扩展看似问题的两个方面，但在求解过程中是统一的（双向转换）。

基于动力测试的简支梁模型修正与参数分析

基于动力测试的简支梁模型修正与参数分析
刘才玮;赵元元;黄绪宏;苗吉军;杨大彬
【期刊名称】《振动.测试与诊断》
【年(卷),期】2022(42)2
【摘要】为获取用于混凝土梁结构火灾健康监测的准确有限元模型,首先,考虑边界条件及多物理参数对结构响应的影响,提出基于支持向量机算法的分步修正方法;其次,以4根混凝土矩形试验梁、3根混凝土T形试验梁为研究对象,利用火灾前实测前2阶频率与振型对初始有限元模型进行修正;最后,基于模型修正对火灾下结构进行基频衰减规律研究。

结果表明,修正后的模型及火灾下的基频衰减曲线能较好反映混凝土梁的真实动力特性,采用分步修正算法可精简计算量,能够有效用于混凝土梁结构的有限元模型修正。

为更直观地研究截面宽度、高跨比、弹性模量等参数与受火时间对基频的影响,对其进行参数分析,并拟合出基频随受火时间的衰减公式,数值模拟及试验结果验证了公式的合理性,可为后续火灾损伤识别与评估提供参考。

【总页数】9页(P394-401)
【作者】刘才玮;赵元元;黄绪宏;苗吉军;杨大彬
【作者单位】青岛理工大学土木工程学院;山东建筑大学建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.1
【相关文献】
1.基于欧拉-柏努利梁模型求解简支梁桥振动测试中跳车高度的计算方法及工程应用
2.基于非线性静、动力方法的RC简支梁桥连梁装置参数优化研究
3.基于动力测试的简支梁火灾下振动分析与试验研究
4.基于IFC标准的简支梁钢筋模型参数化自动生成
5.基于动力测试的简支梁火灾下振动分析与试验研究
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结构健康监测课件-第七章-结构有限元模型修正方法

2.确定性修正方法
1）矩阵性有限元模型修正法
=+
=+
摄动法求解，破坏原有的质量、刚度矩阵带状和稀疏特征，失去普遍的物理意义
2）参数性有限元模型修正法基于结构动力特性或静动力响应来定义目标函数，修正问题转化为优化问题。
3）基于响应面的有限元模型修正法试验设计，变量的设计空间，拟合结构响应和参数之间的显示函数关系式，构建代理模
Management-Design Approach, Feature Construction, Fault Diagnosis, Prognosis, Gang Niu (auth.), Springer ,2017
4. Structural Health Monitoring- A Machine Learning Perspective,
有限元模型修正流程图
7.2 有限元模型修正方法
1.修正方法分类
模型修正方法分类
按修正对象
按测量信息
按
按
按
是
有
整
否
限
体

性
型
性
矩参阵数法法
联
静力
动力
合静动
力
随确机定性性方方法法
直代接理模模型型法法
子结构方法
整体方法
7.2 有限元模型修正方法
型代替有限元模型。依赖大量样本、经验。
4）基于神经网络的有限元模型修正法
7.2 有限元模型修正方法
3.随机性修正方法
( | )= ( ) ( | )
模型参数多时，基于贝叶斯理论的随机有限元模型修正面临计算复杂性，预先假定预测误差类型，实际上未必。

模型修正技术在结构边界连接参数识别中的应用

ｏｏｎａｙｊｉｔｔｆｅｓｎｅｔｒａｄｌａａｔｒｆｈｓｓｒｃｕｅｗａｎｌｚｄｈｅｕｔｈｗｅｆｕｄｒｎｉｎｓｘｅｎｌｂｏｓｆｏｍｏａｒｍｅｅｉｔｕｔｒｓａｙｅ．Ｔｅｓｌｓｏｄｐｏｔａｒｓｔａｏｌｏｔｎｃｍｐｎｎｓｏｉｔｓｉｎｓａｅｒａｌｉｆｅｃｎｉｈｔｎｙａｐｒｉｏｏｅｔｆｏｎｔｆｅｓｈｄｒｍａｋｂｅｎｌｎｅｏ．Ｔａｏｔｎｏｏｏｏｊｆｕｔｈｔｐｒｉｆｍｐ — ｏｃ
中图分类号：Ｂ２；Ｔ１３ＴＵ３７１文献标识码：Ａ
Ａｐｐｉａｉｎｏｏｅｐｔｎｅｈｎｉｅｆｐｒｍｅｅｎｂｕａｙｌｃｔｏｆｍｄｌｕｄａｉｇｔｃｑｕｓｏａａｔｒｉｏｎｄｒ
ｅｃｅｗｅｎｔｅａｔａｌａｕｅｔｉｓｃｆｅｕｎｙａｄｔｅｆｅｕｎｙｉｅｔｉｄｗａｅｙｓｌｎｅｂｔｅｈｃｕｌｍｅｓｒｄｉｒｎｉｒｑｅｃｎｈｒｑｅｃｎｉｅｓｖｒｍａ１ｙｎｄｆ．Ｔｈｅｉ —
ｐｏｌｍ．ｒｂｅ
Ｋｅｒｓｙａｃｂｈｖｏ；ｏｎｔｆｅｓｄｎｉｃｔｎｙｗｏｄ：ｄｎｍｉｅａｉｒｊｉｔｉｎｓｅｔｉｉ；ｍｏｅｕｄｔｇｔｃｎｑｅｔｅｔｕｓｓｒｃｓｆｉｆａｏｄｌｐａｉｅｈｉｕ；ｓｅｌｒｓｔｕ — ｎ

有限元模型修正法在结构动态设计中的应用

有限元模型修正法在结构动态设计中的应用
有限元模型修正法（FEM updating method）是一种用于结构动态特性修正的方法，它基于有限元模型和实测数据的对比，通过对有限元模型参数进行修正，从而提高有限元模型的精度，使其更好地反映实际结构的动态特性。

在结构动态设计中，有限元模型修正法具有广泛的应用，可以用于以下几个方面：
1.结构识别：通过对结构实测数据的采集和分析，可以确定结构的实际特性，并与有限元模型的预测结果进行对比。

通过比较实际数据和有限元模型的差异，可以得出结构参数的修正方案，从而提高有限元模型的精度，使其更加符合实际结构的动态特性。

2.损伤检测：在结构使用过程中，可能会发生一些损伤或者变形，这些变化会对结构的动态特性产生影响。

有限元模型修正法可以通过对结构实测数据和有限元模型的对比，识别出结构中可能存在的损伤或变形，并提供相应的修正方案，使有限元模型能够更准确地反映结构的动态特性。

3.结构优化：在结构设计过程中，需要考虑结构的动态特性，以保证结构的安全性和稳定性。

有限元模型修正法可以通过对有限元模型的修正，实现结构动态特性的优化，使结构更加稳定和安全。

总的来说，有限元模型修正法在结构动态设计中的应用非常广泛，可以帮助工程师更好地理解和预测结构的动态特性，从而设计出更加安全和稳定的结构。

基于响应面法的基坑有限元模型修正

基于响应面法的基坑有限元模型修正
张前进;李德巧;宫亚峰;林思远
【期刊名称】《现代隧道技术》
【年(卷),期】2022(59)S02
【摘要】为建立适用于实际施工的高精度基坑有限元模型,提出一种基于响应面法的基坑有限元模型修正方法。

首先以实际基坑为工程背景通过MIDAS GTS软件建立整个基坑开挖过程的有限元模型,以地表沉降、深层土体水平位移和内支撑轴力为因变量分别对各项参数进行敏感性分析,得到混凝土支撑的弹性模量、钢支撑与地连墙的弹性模量和密度并作为待修正参数。

其次采用中心复合设计方法生成待修正参数的样本集,将各个样本集参数对应输入到有限元模型中进行计算,采用响应面法建立待修正结构参数和目标函数的二次多项式函数关系,最终得到优化后的修正参数。

根据工程实例结果表明,修正后的有限元模型精度得到了一定程度的提高,与实测数据的精度误差能够保证在5%以内,可作为基准模型用于基坑的变形风险评估。

【总页数】8页(P69-76)
【作者】张前进;李德巧;宫亚峰;林思远
【作者单位】中铁隧道局集团路桥工程有限公司;吉林大学交通学院
【正文语种】中文
【中图分类】U231.3
【相关文献】
1.基于响应面法的印制电路板组件有限元模型修正
2.基于响应面法的钢-砼混合梁悬索桥有限元模型修正
3.基于改进区间逆响应面法的塔机有限元模型修正
4.基于响应面法和麻雀搜索算法的结构有限元模型修正
5.基于加权响应面法和混沌粒子群优化算法的单梁有限元模型修正
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有限元模型修正技术

有限元模型修正技术有限元模型修正技术是一种改进有限元分析模型的新型技术。

它旨在使用一些有限元数据来提供更准确的分析结果，从而更好地满足工程应用的要求。

有限元模型修正技术的核心思想是：通过对有限元模型进行深入分析、更新、修正和优化，可以获得更准确的分析结果。

本文将重点讨论有限元模型修正技术的实现过程，主要包括三个部分：1. 模型评估；2. 模型修正；3. 模型验证。

1. 模型评估：有限元模型修正技术的实现过程始于模型评估。

首先，根据工程应用的要求，使用相关的软件将复杂的物理结构建模成有限元模型。

然后，对该有限元模型进行评估，包括但不限于精度评估、稳定性评估、弹性模量评估、粘弹性模量评估、拉伸模量评估等。

这些评估结果将为有限元模型的修正和优化提供基础信息。

2. 模型修正：根据上述评估结果，对有限元模型进行必要的修正，以提高分析结果的准确性。

这些修正可以分为两类：一类是基于数学分析的修正，主要是通过改变模型中的参数，如单元形状函数、位移函数、应力函数等；另一类是基于实验测试结果的修正，主要是通过改变材料参数，如弹性模量、泊松比等。

3. 模型验证：在有限元模型修正完成后，应对修正后的模型进行验证，以确定模型的准确性。

这种验证可以采用两种方法：一种是与实际测试结果进行比较；另一种是与其他有限元模型进行比较。

如果模型的验证结果达到要求，则说明有限元模型修正技术的实施成功，可以得到更精确的分析结果。

总之，有限元模型修正技术是一种改进有限元分析模型的新型技术，它旨在通过数学分析和实验测试，使用一些有限元数据来提供更准确的分析结果，从而更好地满足工程应用的要求。

它的实施过程包括模型评估、模型修正和模型验证三个部分，只有经过这些步骤，才能获得更准确的分析结果。