基于模糊聚类有限元建模误差位置识别

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要一个准确的有限元模型对结构的动特性分析、颤振分析以及减振控制系统设计等具有十分重要的意义，用分析方法建立的有限元模型计算精度往往无法满足实际工程需求。模型修正技术就是利用试验测试数据对分析方法建立的初始有限元模型的物理矩阵或者设计参数进行修正以使模型能够更好的描述实际结构的动态特性的技术。在模型修正过程中，由于不能确定待修正的参数，往往导致修正量过大，修正效果不理想。如果能够事先确定需要修正的元素或者参数，然后对这些参数或元素进行修正，有效的提高利用有限的测试信息修正模型的效率和准确度。本文对有限元建模误差位置识别进行研究，在前人的误差

2、矩阵法、单位矩阵法以及残余力向量法等误差识别方法的基础上，提出了基于模糊聚类分析的有限元建模误差位置识别方法，利用测试自由度对应部分的局部残余力向量作为误差指标，借助模糊聚类分析对各阶模态对应的识别结果进行综合分析，确定有误差的节点分类，判断出局部建模误差位置。文中以平面梁模型的建模误差位置识别算例，验证了利用模型聚类确定有限元建模误差位置的方法的可行性和有效性。文中还针对试验测试振型误差较大的问题，提出基于灵敏度分析的建模误差位置识别方法，利用特征频率对设计参数的灵敏度，通过模糊聚类分析，确定最可能存在误差的设计参数。通过上述建模误差位置识别，借助商用软件的优化模块

3、对所选择的参数进行修正，能够更快更好的建立有限元模型。为验证建模误差位置识别对准确建模的价值，文中以GARTEUR飞机模型为例，通过有限元建模，试验模态测试与分析，建模误差位置识别，以及模型修正的完整过程，验证了本文方法在有限元模型修正中的工程应用价值。关键词：有限元建模，误差位置识别，模糊聚类，模型修正，灵敏度基于模糊聚类的有限元建模误差位置识别ABSTRACTAnaccuratefiniteelementmodelisgreatimportantfordynamicaswell越flutteranalysisandthedesigningofdampingcont

4、rolsystem．Modelsmostlydenpendingontheengineeringexperirenceal'enotcapbleofmeetingtheaccuracyrequirementinengineering．ModelupdatingisatechniquethatUSeStestinformationtomodifythephysicalmatrixorparametersofinitialmodelscoustructedbyanalyticalmethod，makingthemodelsbetterrepresenttherealstr

5、uctures．Inupdating，theparametersneedupdatingcouldnotbedeternined，whichusallyinducingexcessiveunknownsandunsatisfactoryupdatingresults．Thus，iftheseparametersaredeteminedinpriorandthenmodified，itwouldbemuchmoreefficientandaccuracytoproceedupdatingwithlimitdtestdams．Thispaperpresentsaresea

6、rchonlocalizationoffiniteelementmodelingelrors．Metbodbasedonfuzzyclusteringisproposedafterstudiesaboutthese．existingmethodslikeerrormetrix，unitmatrixandmodalresidualforcevectors．Withthemethodsuggested，whichdistinguishestheerror-existtestdegreeoffreedomsbyfm巧clusteringanalysiswiththeloca

7、lrsidualforcesvectors弱theerrorindicators，thelocalmodelingerrorsaredetermined．TodemonstratethefeaSibilityandeffectivity，anexample，performingthefinitemodelingerrorlocalization,isprovided．Inthispaper,anothermethodbasedonsensitivityanalysis，inwhicheigenfrequencysensitivitiestodesig