頻域子結(jié)構(gòu)法的實驗研究.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域的動力特性分析中得到了廣泛應用，然而由于建模誤差，有限元模型與實際結(jié)構(gòu)之間總會存在差異，因此為了得到系統(tǒng)真實的動力學性能，往往還需要進行實際實驗驗證。但是，對于當今諸如航天、航空、船舶以及海洋平臺之類的復雜工程結(jié)構(gòu)，常因結(jié)構(gòu)規(guī)模巨大而無法進行整體地面實驗，解決該問題的手段之一便是采用基于實驗數(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)分割成若干個子結(jié)構(gòu)，首先對那些規(guī)模較

2、小的子結(jié)構(gòu)進行實驗并獲取其動力學性能的參數(shù)，而后根據(jù)各子結(jié)構(gòu)之間的連接條件，通過一定的方法進行綜合，從而得到總體結(jié)構(gòu)的動力學性能。另外，子結(jié)構(gòu)法先局部再整體的思想也十分符合當今工程制造業(yè)分時分段研究及制造的理念。因此，對實驗子結(jié)構(gòu)法的研究具有重要的理論意義和實際應用價值。
　　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)的頻率響應函數(shù)FRF(frequency response function)進行綜合。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，也無需獲取各類補充模態(tài)，只需保證獲取與界面自由度相關的頻響函數(shù)，所以更適合于工程實際運用。
　　本論文借鑒當前子結(jié)構(gòu)法及實驗模態(tài)分析領域的研究成果，對頻域子結(jié)構(gòu)法的實際應用進行探索，并開展數(shù)值模

4、擬和實驗驗證，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基金（編號：10772112，11072146）、教育部博士點基金（編號：20070248032）、上海市教委科研重點項目（編號：09ZZ17）和海洋工程國家重點實驗室自主研究課題（編號：GKZD010807）的資助，主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　（1）在閱讀整理大量相關文獻的基礎上，較為全面地綜述了頻域子結(jié)構(gòu)法的研究進展；
　　（2）針對基于實驗數(shù)據(jù)的頻

5、域子結(jié)構(gòu)法在實際工程應用中存在的數(shù)值病態(tài)及界面自由度不完整等問題進行分析，研究相應的數(shù)值計算方法和間接測試技術，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；
　?。?）為了得到準確實驗數(shù)據(jù)以及界面上完整自由度的頻響函數(shù)，本文深入研究了實驗模態(tài)分析技術以及模態(tài)參數(shù)識別方法，并將其與間接測試技術相結(jié)合，應用到實驗頻域子結(jié)構(gòu)法的研究中；
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