基于灵敏度与模拟退火方法的模型修正及软件二次开发

论文摘要

经过国内外学者几十年的共同努力,模型修正技术得到了迅速的发展。但到目前为止,尽管有一些试验模态分析软件开发了有关的模型修正模块,但由于其薄弱的有限元建模功能,使得模型修正技术还没有在工程问题中得到有效和广泛的应用。为此本文基于灵敏度和模拟退火方法在Patran平台上开发了相应的有限元模型修正模块。本文详细推导了基于灵敏度方法的有限元模型修正技术,基于模拟退火算法推导了有限元模型修正的多参数全局最优优化算法。基于Msc.Patran/Nastran软件的二次开发平台,利用其提供的PCL二次开发语言,开发了基于灵敏度和模拟退火方法的两个模型修正模块。在Patran中增加了模块操作的人机交流界面,借助MSC商用软件强大的有限元建模与分析功能,所开发的模块可以完成复杂工程结构的有限元模型修正任务。仿真算例和工程结构(风机叶片)的应用结果表明了本文所开发的修正模块的准确性和可行性,为模型修正技术在工程实际中的应用提供了可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和选题依据
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 矩阵型模型修正方法
• 1.2.2 设计参数型修正方法
• 1.2.3 基于模拟退火方法的模型修正技术
• 1.2.4 PCL 软件二次开发的现状
• 1.3 本文的主要目的与内容安排
• 第二章 基于灵敏度分析的模型修正理论与技术
• 2.1 引言
• 2.2 基于灵敏度分析的模型修正理论和方法
• 2.2.1 理论基础
• 2.2.2 修正技术的实现步骤
• 2.2.3 特征量组合
• 2.2.4 灵敏度矩阵的加权处理
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于模拟退火方法的模型修正技术
• 3.1 前言
• 3.2 模拟退火基本原理
• 3.3 基于模拟退火方法的模型修正技术
• 3.3.1 物理退火与模型修正的联系
• 3.3.2 基于模拟退火理论的模型修正流程
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于Msc.Patran/Nastran 二次开发技术
• 4.1 前言
• 4.1.1 Msc.Patran/Nastran 软件基本介绍
• 4.1.2 二次开发工具PCL 命令语言
• 4.2 PCL 语言二次开发的基本内容
• 4.2.1 PCL 二次开发的基本思想
• 4.2.2 PCL 语言的基本内容
• 4.2.3 用户PCL 程序的编译和连接
• 4.2.4 创建新的模块用户界面
• 4.3 基于输入文件bdf 的灵敏度分析
• 4.3.1 输入文件和 Nastran 卡片的概念
• 4.3.2 bdf 实现灵敏度分析的主要流程
• 4.4 基于灵敏度方法和模拟退火方法的模型修正模块
• 4.5 本章小结
• 第五章 模型修正模块的应用
• 5.1 基于灵敏度方法的模型修正技术
• 5.1.1 悬臂梁模型
• 5.1.2 FORK 叉型平面模型
• 5.1.3 GARTEUR 结构
• 5.1.4 HT34 型1.5MW 风力发电机组风轮叶片
• 5.1.5 结论
• 5.2 基于模拟退火方法的模型修正技术
• 5.2.1 FORK 叉型平面结构
• 5.2.2 GARTEUR 结构
• 5.2.3 结论
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作和贡献
• 6.2 后续研究与工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文