頻域子結(jié)構(gòu)法的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目前有限元方法由于其便利性和高效性在各類工程領(lǐng)域的動(dòng)力特性分析中得到了廣泛應(yīng)用，然而由于建模誤差，有限元模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)之間總會(huì)存在差異，因此為了得到系統(tǒng)真實(shí)的動(dòng)力學(xué)性能，往往還需要進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。但是，對于當(dāng)今諸如航天、航空、船舶以及海洋平臺(tái)之類的復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)，常因結(jié)構(gòu)規(guī)模巨大而無法進(jìn)行整體地面實(shí)驗(yàn)，解決該問題的手段之一便是采用基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的子結(jié)構(gòu)分析方法，即按照幾何形狀或功能模塊的不同，將整體結(jié)構(gòu)分割成若干個(gè)子結(jié)構(gòu)，首先對那些規(guī)模較

2、小的子結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并獲取其動(dòng)力學(xué)性能的參數(shù)，而后根據(jù)各子結(jié)構(gòu)之間的連接條件，通過一定的方法進(jìn)行綜合，從而得到總體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能。另外，子結(jié)構(gòu)法先局部再整體的思想也十分符合當(dāng)今工程制造業(yè)分時(shí)分段研究及制造的理念。因此，對實(shí)驗(yàn)子結(jié)構(gòu)法的研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　子結(jié)構(gòu)方法種類很多，按照采用模型的不同可以分為時(shí)域與頻域兩種。前一種使用模態(tài)模型，即各類模態(tài)綜合法(component mode synthesis)，后一

3、種則是直接使用結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)FRF(frequency response function)進(jìn)行綜合。本論文研究后者，即頻域子結(jié)構(gòu)方法（FRF based substructuring）。相較于時(shí)域方法，頻域子結(jié)構(gòu)法沒有主模態(tài)數(shù)的限制，也無需獲取各類補(bǔ)充模態(tài)，只需保證獲取與界面自由度相關(guān)的頻響函數(shù)，所以更適合于工程實(shí)際運(yùn)用。
　　本論文借鑒當(dāng)前子結(jié)構(gòu)法及實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析領(lǐng)域的研究成果，對頻域子結(jié)構(gòu)法的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探索，并開展數(shù)值模

4、擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析其中存在的問題以及解決方法。本論文得到了國家自然科學(xué)基金（編號(hào)：10772112，11072146）、教育部博士點(diǎn)基金（編號(hào)：20070248032）、上海市教委科研重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：09ZZ17）和海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題（編號(hào)：GKZD010807）的資助，主要研究內(nèi)容和成果如下：
　?。?）在閱讀整理大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，較為全面地綜述了頻域子結(jié)構(gòu)法的研究進(jìn)展；
　　（2）針對基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的頻

5、域子結(jié)構(gòu)法在實(shí)際工程應(yīng)用中存在的數(shù)值病態(tài)及界面自由度不完整等問題進(jìn)行分析，研究相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算方法和間接測試技術(shù)，并以工程中廣泛使用的空間桁架結(jié)構(gòu)為對象，通過有限元仿真算例驗(yàn)證理論方法的有效性和可靠性，探討了界面自由度完整性對子結(jié)構(gòu)法結(jié)果的影響；
　　（3）為了得到準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及界面上完整自由度的頻響函數(shù)，本文深入研究了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)以及模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法，并將其與間接測試技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)頻域子結(jié)構(gòu)法的研究中；
　?。?/p>