[发明专利]一种针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法和系统

权利要求书

1.一种针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述螺栓连接组合结构按照子结构的方式划分为多个层级；

对每一层级的子结构分别创建有限元模型；

对每一层级的子结构分别进行模态试验，得到每一层级的子结构的前N阶试验模态参数，N大于等于子结构的待修正参数的数量；

基于每一层级的子结构的前N阶试验模态参数和有限元模型的模态参数，从最下层的子结构开始，到最上层的子结构结构为止，逐级对每一层级的有限元模型进行修正；

将所述螺栓连接组合结构按照子结构的方式划分为多个层级包括：

步骤S101：将所述螺栓连接组合结构作为最上层子结构；

步骤S102：以任意连接为分割线，将最上层子结构分为两个子结构，形成新的层级；

步骤S103：分别判断新的层级中的所有子结构中是否存在连接；若存在，则对存在连接的子结构继续进行拆分，形成新的层级；否则，分层结束；

步骤S104：重复步骤S103，直到新的层级中所有子结构均不存在连接，分层结束。

2.如权利要求1所述的针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法，其特征在于，所述对每一层级的子结构分别创建有限元模型，包括采用梁单元或多点约束单元模拟螺栓。

3.如权利要求1-2中任一项所述的针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法，其特征在于，所述对每一层级的子结构分别创建有限元模型，包括采用虚拟材料模拟被连接结构结合面的刚度。

4.如权利要求3所述的针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法，其特征在于，所述采用虚拟材料模拟被连接结构之间的刚度，包括：在被连接结构的结合面处，将其中一个被连接结构的一部分替换为虚拟材料，所述虚拟材料的初始材料参数和单元尺寸与被替代的原结构相同。

5.如权利要求4所述的针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法，其特征在于，替换为虚拟材料的一部分为所述其中一个被连接结构厚度的10％～20％。

6.如权利要求5所述的针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法，其特征在于，所述逐级对每一层级的有限元模型进行修正，包括：

根据最下层的子结构的前N阶试验模态参数对所述最下层子结构进行模型修正，得到最下层子结构修正后的模型；

完成最下层模型修正后，将最下层子结构修正后的模型，带入上一层子结构中，根据上一层级子结构的试验模态参数继续对所述上一层级子结构进行模型修正；

直至完成最上层的子结构的模型修正；

所述前N阶试验模态参数包括固有频率和振型。

7.如权利要求6所述的针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法，其特征在于，采用基于模态的迭代优化算法进行模型修正。

8.如权利要求7所述的针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法，其特征在于，所述采用基于模态的迭代优化算法进行模型修正，包括：以子结构的材料参数或几何参数作为待修正参数向量，以子结构的试验模态参数作为修正目标，建立目标函数其中,x为子结构的待修正参数向量，f_test为子结构的试验模态参数，f_fem(x)为采用x时，子结构有限元模型的前N阶模态参数，x₁与x₂分别为待修正参数向量x的下限与上限；所述有限元模型的模态参数包括固有频率和振型。

9.一种针对螺栓连接组合结构的分层模型修正系统，其特征在于，包括：

分层模块，用于将螺栓连接组合结构按照子结构的方式划分为多个层级；

建模模块，用于对每一层级的子结构分别创建有限元模型；

模态实验模块，用于对每一层级的子结构分别进行模态试验，得到每一层级的子结构的前N阶试验模态参数，N大于等于子结构的待修正参数的数量；

模型修正模块，用于基于每一层级的子结构的前N阶试验模态参数和有限元模型的模态参数，从最下层的子结构开始，到最上层的子结构结构为止，逐级对每一层级的有限元模型进行修正；

所述将螺栓连接组合结构按照子结构的方式划分为多个层级包括：

步骤S101：将所述螺栓连接组合结构作为最上层子结构；

步骤S102：以任意连接为分割线，将最上层子结构分为两个子结构，形成新的层级；

步骤S103：分别判断新的层级中的所有子结构中是否存在连接；若存在，则对存在连接的子结构继续进行拆分，形成新的层级；否则，分层结束；

步骤S104：重复步骤S103，直到新的层级中所有子结构均不存在连接，分层结束。