基于Nastran动力学优化的频响函数模型修正方法

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1、2010年第3期导弹与航天运载技术No．32010总第307期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．307文章编号：1004-7182(2010)03-0039-05基于Nastran动力学优化的频晌函数模型修正方法高庆，王建民，王晓晖，荣克林(北京强度环境研究所，北京，100076)摘要：在MSC．Nastran的动力学优化设计功能的基础上，采用加速度频响函数的模型修正方法，以频响函数igg"结果为目标函数，以结构参数为设计变量，在某双星系统有限元模型基础上构建优化模型，进行动力学优化设计，达到修正模型的目的。优化后模型分析结果无论是共振频率还是幅值均与试验数据吻

2、合很好，并且模型修正的过程简单，实用性强，具有广阔的工程应用前景．关键词：动力学优化；加速度频响函数：模型修正中图分类号：V414文献标识码：AFRFModelUpdatingMethodBasedonNastranDynamicalOptimizationGaoQing，WangJianmin，WangXiaohui，RongKelin(BeijingInstituteofStructureandEnvironmentEngineering,Beijing，100076)Abstract：BasedondynamicaloptimizationinMSC．Nastran，withacc

3、elerationFRFmodelupdatingmethod，withacertaindoublesatellites’FEMmodel，thedesignmodelisbuilt,whosedesignvariablesareparametersofstructure，whosedesignobjectivesareFRFtestresults．Afterstructuredynamicaloptimization,theFEMmodelisupdated．Withtheupdatedmodel．resonantfrequenciesagreewellwithtestresults，

4、aswellaSresonantamplitudes．Themodelupdatingprocessisverysimpleandpracticably．KeyWords：Dynamicaloptimization；AccelerationFRF；Modelupdatingmethod0引言在航天结构设计中必须对结构进行动响应分析及设计：一种方法是通过动力学试验(振动试验、模态试验、传递试验等)获得试验数据并建立试验模型(TestModel)：另一种方法是利用计算方法简化为数学模型，通常使用有限元方法建立有限元模型(FEModel)。但是两者之间往往存在一定的误差，这些误差由两部分构成，

5、一是试验模型误差，包括试验过程中仪器设备的测量误差、数据处理过程的人工误差等：二是有限元模型误差，包括模型离散误差、材料参数误差、计算误差等。为了减小有限元模型与试验结果之间的误差，在结构分析方面就需要借助于结构模型修正技术，同时检验试验的可信性。经过多年的发展，有限元模型修正技术取得了很大进展，目前主要集中于参数型方法，修正途径主要有动特性和频响函数两个方面。从固有频率和振型方面来修正动力学模型，可以使修正后模型的固有频率和振型与试验结果相一致；基于频响函数的模型修正方法可以直接利用计算和测量得到的频响函数进行模型修正，使得修正后模型的频响函数与试验的频响函数相一致【l】。这种方法的优

6、点是不用识别出模态而直接用频响函数作为相关的目标函数，可以得到更加精确的相关结果12，引，这种方法在多个领域已有成功的应用【4，51。虽然有很多专家和学者在研究频响函数模型修正方法【6．7】，但是航天实际工程应用的例子还很少瞪’9j。航天结构振动试验得到的数据通常是不同测点的加速度响应数据，为了使动力学模型修正技术在航天结构设计中具有实际的工程意义，收稿日期：2009-09—25作者简介：高庆(1982．)，男，丁=程师，主要研究方向为结构动力学和载荷设计40导弹与航天运载技术2010年必须研究基于加速度频响函数的模犁修正技术；同时阵；m，c，k分别为广义质量矩阵、广义阻尼矩阵、广MSC

7、．Nastran是航天结构分析中最常用的有限元分析义刚度矩阵。软件，大部分的结构分析都是在MSC．Nastran下进行PSD灵敏度：的。基于这两个出发点，本文拟利用试验和分析计算△黠=ZEst("，埘；+埘扣日五)(4)所得的加速度频响函数，运用MSC．Nastran软件，尝“6试基于MSC．Nastran结构动力学优化分析功能的加速RMS灵敏度：度频响函数的模型修上E方法在航天工程上的实际．，．、，、应用。△乃=吉I÷I}∑c，(