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1、2001年10月中国工程科学Oct.2001第3卷第10期EngineeringScienceVol13No110研究报告有限元模型修正技术的工程应用11223陈德成,魏震松,曲广吉,朱安文,肖益芳(1.北京大学力学与工程科学系,北京100871;2.北京空间飞行器总体设计部,北京100086;3.广西公安管理干部学院,南宁530023)[摘要]从工程应用的角度讨论了有限元模型修正技术的一些关键性问题,并且提出了作者的观点;提供了一个比较成熟的、达到实际工程应用水平的修正方法的基本思路和计算过程,指出了修正技术在实际应用
2、中可能遇到的困难及其解决途径。[关键词]有限元模型修正;实验模型;灵敏度分析;动力缩聚;频率;模态水泵房,以及海洋平台、大型与超大型的船、运载1引言工具(如机车、各种轿车)等。但是,对于复杂的计算机日新月异地发展,它的应用已经遍及社实际结构,特别是航天器结构,有限元模型的精度会科学与自然科学的各个领域,特别是在工程科学受到许多因素的影响,如简化假定、边界条件的近领域,计算机具有巨大的威力。近代的工程结构越似性、接头和耦合部件的不确定性、某些物理参数来越复杂,它们的设计必须依赖计算和实验的原始的误差等。实践表明,有限元模型
3、预示与试验结果数据。计算的成本低、速度快,还可以计算工程问之间往往存在明显误差。因为实验的结果比较准题所可能遇到的各种情况;而实验特别是现场实验确、可靠,因而目前像民航飞机、载人航天器,往必须在工程完工后才能进行,不仅周期长,耗资巨往依照初步设计制造相同的几个设备,有的用于试大,而且模型实验必须处理好相似关系,对某些复飞,有的用于强度破坏实验,有的用于动力实验。杂的工程问题,相似关系很难严格满足。因而,用有限元模型修正技术(或实验/分析模型相关)计算逐渐取代实验,或者部分取代实验,这是工程就是要充分利用结构实验和有限元分
4、析两者的优界追求的目标。点,用少量的结构实验所获得的数据对有限元模型随着近十几年来计算机可视化、虚拟现实、电进行修正,获得比较准确的有限元模型。这样,就脑智能化技术的发展,计算机在各个领域取代实验有可能省掉一些大型结构试验,从而节省研制的费已有很大进展,但在各个工程领域,计算取代实验用和缩短研制的周期。都具有特殊性,需要解决一些专门问题,例如在控有限元模型修正技术目前是国内外力学界研究制工程领域,相位差的仿真模拟是很困难的;在结的/热点0问题之一,特别是从事航空航天技术研构工程领域,计算的模型误差,特别是动力学问究的部门
5、,对有限元模型修正技术的研究发展和工题,是计算取代实验需要解决的一个关键问题。目程应用极为重视。前,有限元的动静力计算已经用于极其广泛的工程现代航天器设计,要求平台化、结构化、模块结构,像航天航空器、大跨度桥梁(如斜拉桥与悬化,尽量缩短研制周期,以适应空间市场的快速发索桥)、大型的高坝、核电站保护壳、火电与水电展。美国在发射卫星时一般不搞结构星,只做一些的各种重要设备(如发电机基础、转子)、冷却塔、简单的结构试验对卫星的有限元模型进行修正和验[收稿日期]2001-03-14;修回日期2001-05-30[作者简介]陈德成
6、(1937-),男,浙江宁波市人,北京大学教授,博士生导师60中国工程科学第3卷证。这样,关于卫星的动力学分析、力学环境的预设与简化可能引起误差的元素来修正有限元模型。测和评价就能够全部在计算机上实现。这是国内目修正对象涉及到误差定位的问题)))即找出待前还做不到的,主要原因是缺少有限元模型修正技修正的对象。虽然目前已经有许多误差定位的方术在工程应用方面的研究。法,但是这些方法仅仅是理论上的探索,还不能应从工程应用的角度看,有限元模型修正技术是用于实际工程问题。这是因为通过这些方法进行误一种综合性很强的技术。除了有限元模
7、型修正技术差定位的结果没有明确的物理意义,而且这些方法本身的理论外,它还涉及到有限元的建模和计算,只能定位矩阵元素,不能定位设计参数。动力学实验技术和经验,以及计算机中的许多技术212灵敏度分析问题)))如数据传递等。国内的研究还主要局限于灵敏度分析在有限元模型修正过程中常常被使修正技术的理论研究,有限元建模和计算以及动力用,而且在某些修正方法中计算各种灵敏度是一个[2,3]学实验在国内虽然研究的很多,但是结合修正技术关键的环节。虽然目前已经发展了许多解析的进行研究的却很少。方法来计算灵敏度,像以Fox和Wang为代表的
8、模本文从工程应用的角度讨论了有限元模型修正态法(间接法),以Nelson和Ojalvo为代表的动刚[1]技术的一些关键性问题,并提出了作者的观点。本度法(直接法),以及动柔度法等,但是在实际文还提供了一个比较成熟的、达到实际工程应用水工程应用中往往不用这些方法,因为这些方法只是平的修正方法的基本思路和计算过程,指出了
