《基於譜隨機有限元模型的隨機動載荷識別方法研究》是依託東南大學，由吳邵慶擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於譜隨機有限元模型的隨機動載荷識別方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳邵慶
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
動載荷識別技術是當動載荷信息難以直接測量時重要的間接獲取手段。針對工程結構所使用材料的力學性能存在不確定性以及外部激勵具有隨機性的特點，本研究項目提出一種能夠考慮系統參數不確定性的隨機動載荷識別方法。基於譜隨機有限元模型，假設系統參數隨機分布場已知並將其利用KL分解展開，將隨機動回響採用混沌多項式展開，建立隨機動回響混沌多項式展開係數與隨機動載荷對應混沌多項式展開係數之間的關係，利用基於混沌多項式的載荷重構識別隨機動載荷的統計信息。開展數值模擬驗證算法的正確性並探討動回響樣本數目、測點數目和排布等因素對識別精度的影響。以複合材料懸臂樑結構為對象開展實驗研究，將實測動回響數據樣本作為隨機載荷識別的輸入檢驗該識別方法的工程適用性。
結題摘要
準確的外部動載荷是工程結構的回響預示、強度評估和最佳化設計等的關鍵因素，然而，外部載荷常無法通過直接測量獲取，需要發展動載荷的間接識別方法。現有動載荷識別技術鮮有考慮結構系統參數的不確定性，亟待發展不確定性系統上的隨機動載荷識別技術。 本項目的研究工作概括為以下三方面： （1）不確定性系統的參數識別和不確定性建模技術研究。開展複合材料梁模態試驗，基於有限元模型修正技術，提出基於實測頻響函式的複合材料分布彈性參數識別方法；進一步利用正交多項式展開結構彈性參數分布場，提出基於實測頻響函式的複合材料彈性參數連續分布場識別方法；利用識別獲得的系統參數樣本，發展了基於混沌多項式展開和貝葉斯估計的不確定性系統參數建模方法，實現基於少量樣本的系統參數不確定性建模。 （2）基於隨機攝動法的不確定性系統隨機動載荷識別技術研究。將系統不確定性參數假設為隨機變數，利用混沌多項式展開隨機動回響和待識別的隨機載荷，利用隨機攝動法展開系統格林函式並建立在每個隨機空間內隨機動回響混沌多項式係數和隨機動載荷對應係數之間的關係，利用隨機動回響樣本識別隨機動載荷統計特性，開展基於懸臂樑結構的數值仿真和振動試驗，驗證了識別方法的有效性。 （3）基於譜隨機有限元模型的隨機動載荷識別技術研究。將結構動回響中的不確定性來源劃分為外載荷不確定性，系統不確定性和耦合不確定性，建立了分別由三類不確定性引起的隨機動回響不確定性之間的定量關係，利用疊代算法逐步剝離由系統不確定性和耦合不確定性引起的動回響不確定性，基於KL展開方法利用僅由載荷不確定性引起的隨機動回響識別隨機動載荷的統計特徵。數值仿真結果表明，該方法在系統隨機水平較高工況仍具有較高的精度。開展複合材料梁振動試驗，利用實測動回響驗證了識別方法的有效性。
