平面正交各向异性体材料参数识别新方法

《平面正交各向异性体材料参数识别新方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、平面正交各向异性体材料参数识别新方法　　摘要：为有效确定平面正交各向异性体的材料参数，提出一种基于比例边界有限元法（ScaledBoundaryFiniteElementMethod，SBFEM）和混合粒子群算法的识别方法.该方法以测量位移与SBFEM计算相应的位移之差的平方和最小为基础，采用粒子群优化（ParticleSwarmOptimization，PSO）算法全局搜索材料参数.为加快收敛速度和提高反演识别精度，在PSO算法中引入自然选择的机制.采用SBFEM进行正分析问题计算时，只需对计算域边界进行数值离散，大大减少计算量.相对于边界元法，SBFEM不需要基本解.数值算例表明所

2、提出的方法有效.关键词：平面正交各向异性体；比例边界有限元法；反分析方法；粒子群优化算法中图分类号：O343文献标志码：ANewmethodforidentifyingmaterialparametersofplaneorthotropicbodiesCHENShenshen，LIQinghua，CHENHaitao（CollegeofCivilEngineering，HunanUniversityofTechnology，Zhuzhou412007，Hunan，China）Abstract：Todeterminethematerialparametersof10planeorthot

3、ropicbodieseffectively，anewidentificationmethodisproposedbycombiningtheScaledBoundaryFiniteElementMethod（SBFEM）withthehybridparticleswarmalgorithm.ThemethodisbasedontheminimizationofthesquaresumofdifferencesbetweenthemeasureddisplacementsandthosecalculatedbySBFEM.Theglobalsearchofmaterialparamet

4、ersisimplementedbytheParticleSwarmOptimization（PSO）algorithm.Tospeeduptheconvergencerateandenhanceinverseidentificationprecision，thenaturalselectionmechanismisintroducedintothePSOalgorithm.ThedirectproblemsaresolvedbytheSBFEM，whichonlyrequirestheboundaryoftheproblemtobediscretizedandthereforered

5、ucesthecomputationalcostgreatly.However，comparedwiththeboundaryelementmethod，SBFEMrequiresnofundamentalsolution.Theresultsofthenumericalexamplesshowthattheproposedmethodiseffective.Keywords：planeorthotropicbody；scaledboundaryfiniteelementmethod；inversemethod；particleswarmoptimizationalgorithm10收

6、稿日期：2013-05-02修回日期：2013-06-10基金项目：国家自然科学基金（11002054）作者简介：陈莘莘（1975—），男，江西赣州人，副教授，博士，研究方向为计算力学及其工程应用，（E-mail）chenshenshen@tsinghua.org.cn0引言准确的正交各向异性复合材料结构性能参数信息，对复合材料结构的力学行为分析以及强度评价至关重要.随着计算机技术的飞速发展，采用仿真结合试验的反分析方法不失为获取这些材料参数的有效途径.[1-3]反分析问题求解需反复迭代，多次进行正分析问题计算，因此正分析数值方法的选择十分关键.WOLF等[4-5]率先提出和发展起来的

7、比例边界有限元法（ScaledBoundaryFiniteElementMethod，SBFEM），综合有限元法和边界元法的优点，仅需用有限元离散部分边界即可将问题降低一维，大大减少计算工作量.相对于边界元法，SBFEM不需要基本解，也不涉及奇异积分的处理，具有较高的计算精度.目前，这种方法已被广泛应用于求解断裂力学[6-7]、结构与地基的动力相互作用[8-9]以及静电场问题[10]等.本文将SBFEM应用于正分析问题的计算.10材料参数的估计