Анализ пределов применимости алгоритма уточнения параметров конечно-элементной модели на основе расчета коэффициентов чувствительности
Авторы: Жулев В.А., Киселев И.А., Пекарев А.А.
Опубликовано в выпуске: #9(81)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-9-1804
Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
В настоящее время активно развиваются методы подбора параметров конечно-элементной (КЭ) модели таким образом, чтобы ее поведение соответствовало поведению реальной конструкции. Как правило, в качестве критерия соответствия модели и объекта принимается близость собственных частот. Однако даже при совпадении собственных частот разрабатываемой модели и реального изделия их поведение может существенно различаться. Показаны границы применимости алгоритма уточнения жесткости элементов КЭ-модели по экспериментальным значениям собственных частот на примере простой модели упругой системы, имеющей точное аналитическое решение для значений собственных частот и форм колебаний. Рассматриваемая тестовая модель позволяет проверить адекватность работы алгоритма уточнения по собственным частотам колебаний в зависимости от степени начального отклонения упругих параметров системы от эталонных значений, а также в зависимости от степени начального различия собственных форм колебаний. Результаты работы показывают необходимость дополнительного учета невязки по собственным формам колебаний для исключения грубых ошибок уточнения КЭ-моделей по собственным частотам
Литература
[1] Baruch M., BarItzhack I.Y. Optimal weighted orthogonalization of measured modes. AIAA J., 1978, vol. 16 (4), pp. 346–351.
[2] Berman A., Nagy E.J. Improvement of large analytical model using test data. AIAA J., 1983, vol. 21 (7), pp. 1168–1173.
[3] Khodaparast H.H. Stochastic finite element model updating and its application in aeroelasticity. Ph.D. Thesis, Department of Civil Engineering, University of Liverpool, 2010, 228 p.
[4] Friswell M.I., Mottershead J.E. Finit Element Model Updating in Structural Dynamic. Berlin, Springer Science+Business Media, 1996, 286 p.
[5] Levin R.I., Lieven N.I.J. Dynamic finite element model updating using simula-ted annealing and genetic algorithms. Mechanical Systems and Signal Processing, 1998, vol. 12 (1), pp. 91–120.
[6] Marwala T. Finite Element Model Updating Using Computational Intelligence Techniques: applications to structural dynamics. Springer Verlag, 2010, pp. 67–82.
[7] Shabbir F., Omenzetter P. Particle Swarm Optimization with Sequential Niche Technique for Dynamic Finite Element Model Updating. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 2014, vol. 30 (5), pp. 359–375.
[8] Cheung S.H., Beck J.L. Bayesian model updating using hybrid Monte Carlo simulation with application to structural dynamic models with many uncertain parameters. J. Eng. Mech., 2009, vol. 135 (4), pp. 243–255.
[9] Boulkaibet I., Marwala T., Mthembu L., Friswell M.I., Adhikari S. Sampling techniques in bayesian finite element model updating. Proceedings of the Society for Experimental Mechanics, 2012, vol. 29, pp. 75–83.
[10] Yuen K.V. Bayesian Methods for Structural Dynamics and Civil Engineering. Wiley, 2010, pp. 11–24.
[11] Straub D., Papaioannou I. Bayesian Updating with Structural Reliability Methods. J. of Eng. Mech., 2015, vol. 141 (3), pp. 179–194.
[12] Behmanesh I., Moaveni B. Probabilistic identification of simulated damage on the Dowling Hall footbridge through Bayesian finite element model updating. Structural Control and Health Monitoring, 2015, vol. 22 (3), pp. 463–483.
[13] Miao D.D., Tarazaga P., Castellini P., ed. Special Topics in Structural Dynamics. Proceedings of the 34th IMAC, A Conference and Exposition on Structural Dynamics 2016 (Conference Society for Experimental Mechanics Series), 2016, vol. 6, 289 p.
[14] Gèradin M., Rixen D.L. Mechanical Vibrations: Theory and Application to Structural Dynamics. Wiley, 2014, 520 p.
[15] Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. Москва, Высшая школа, 1980, 191 с.
[16] Pàstor M., Binda M., Harčarik T. Modal Assurance Criterion. Procedia Engineering, 2012, vol. 48, pp. 543–548.
[17] Modak S.V., Kundra T.K., Nakra B.C. Comparative Study of Model Updating Methods Using Simulated Experimental Data. Computers and Structures, 2002, vol. 80 (5), pp. 437–447.