钢结构节点有限元模型的动力修改

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1、●．—¨v●nV●机nV●械．—¨．¨v设●◇计●^—¨V与●．—¨—¨v制●造●．．V●．V第1期●12MachineryDesign&Manufacture2010年1月文章编号：1001—3997(2010)01—0012—02钢结构节点有限元模型的动力修改水蔡东升李建康(江苏大学理学院，镇江212013)Dynamicmodifyingforfiniteelementmodelofsteelstructure’SjointCAIDong-sheng，LIJian—kang(Facultyofscience，JiangsuUniversity，Zhenjiang2120

2、13，China)【摘要】在传统相关分析指标—模态比例因子、置信因子以及模态保证因子矩阵进行结构动力修改的基础上，提出了改进的衡量有限元计算模型与试验模型相关关系的相关分析指标—计算模型和试验Q模型向量余弦因子矩阵。以某钢结构节点为研究对象，结合节点试验模态分析和有限元分析的结果，在计算模型和试验模型向量余弦因子矩阵相关分析指标的基础上，对该节点的有限元计算模型进行了结构动力修改。结果表明，利用计算模型和试验模型向量余弦因子矩阵能够较好地进行结构有限元动态分析模型的动力修改，进行结构动力修改后的有限元模型仿真度得到明显的改善，能更好地反映结构的动态特性。9^关键词：有限元模型

3、；模态分析；向量余弦因子矩阵；相关分析指标；动力修改；V【Abstract】UnderthebasisoftraditionalrelevantanalysisindexsuchasMSF(ModalScaleFactor)、65MCF(ModalConfidenceFactor)andCMAC(CoordinateModalAssuranceCriterion)forstructuredynamic9modifying，animprovedcorrelationdegreeindex-VCFM(VectorCosineFactorMatrix)ofcomputational

4、vmodelandexperimentalmodelisbroughtforward．Bycombiningthetestresultandthecomputationalre一56sultusingfiniteelementmethodofasteelstructure’sjoint，structuredynamicmodifcationhasbeenmade9●^2basedonVCFMindex．eresultindicatesthatVCFMindexcouldbeusedtocarrythroughthedynamic；modifyingoftheFEM(Finit

5、eElementMode1)、simulationcredibilityoftheFEMcouldbeobviouslyim-jproveda2erdynamicmodifyingandthestructure’sdynamiccharacteristicscouldbebetterreflected．6◇Keywords：Finiteelementmodel；Modeanalysis；Vectorcosinefactormatrix；Relevantanaly-sisindex；Dynamicmodifying中图分类号：TH113，TH132．41文献标识码：A1引言6=

6、_(1，2，⋯，n)，o=1，2，⋯，n)(2)机械结构动态设计是一个渐进的优化过程，当对结构做出微lA‘盼rj式中：和一经过节点自由度匹配后的计算模态第阶模态向小或局部修改后，为获得其动力学特性，必须对修改后的整体结构进行费时耗资的全面分析。动力修改提供了一种快速而简易地量和试验模态第阶模态向量，b厂模态保证因子。在计算模态和试验模态个数相同的前提下，如果计算模型和解析模确定结构动力特性的方法¨J1213141。对于实际复杂结构，运用有限元法建立的数学模型，不一定能准确的反映实际结构的动力特征，型相关性很好，B矩阵的主对角线元素为1，则∑b=n；非需用测试数据予以修正，以获

7、得仿真可信度更高的数学模型。相主对角线元素小于1，接近于0，则∑b-0。关性比较是用一个量值来度量试验模态和有限元模态关联的程度，以相关分析指标进行结构的动力修改是一种较常用的结构动2计算模型和试验模型向量余弦因子力修改方法。传统的衡量计算模型和试验模型之间相关联程度的由于模态保证因子矩阵的物理意义不够明确，定义计算模型指标包括模态比例因子(MsF)、模态置信因子(McF)以及坐标模和试验模型向量余弦因子矩阵为VEFM(VectorCosineFactorMa—态保证因子矩阵(CMAC)。tfix)，及