[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

说明书

本发明涉及一种针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法和系统，属于模型修正领域。方法包括以下步骤：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试验模态参数，所述试验模态参数为前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。实现了在修正过程中只考虑一种误差源，从而避免出现因误差源过多而出现的参数物理意义缺失、修正是在欠定条件下进行的问题。

技术领域

本发明涉及模型修正技术领域，尤其涉及一种针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法和系统。

背景技术

复杂工程结构进行有限元建模时，有限元模型往往会因为离散误差、参数误差以及不合理的简化导致其与实际模型存在较大偏差，无法正确预示结构的动力学特性。在建立初始模型后，往往还需要对有限元模型进行修正。模型修正的目的是通过将有限元模型与实际模型的实验数据进行匹配，得到贴合实验的模型从而对结构的力学特性进行预示。参数型模型修正方法，是通过灵敏度分析，选择需要修正的物理参数，进行优化设计的。参数型模型修正方法因具有明确的物理含义，在工程中具有广泛地应用。

螺栓连接结构是一种组合结构，由于结构组成复杂，对其直接进行修正往往存在以下两方面问题：1、由于误差源较多，需要进行修正的参数较多，通常导致的结果是参数的过优化，参数的物理意义在修正过程中缺失；2、对于模型修正而言，想要保证修正结果的可靠性，要求在不能在欠定的条件下进行修正，即作为参考基准的试验结果数量大于等于待修正参数的数量，而组合结构由于误差源较多，这一点往往难以满足，导致修正是在欠定的条件下进行的。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种针对螺栓连接组合结构的分层模型修正方法和系统，用以解决针对螺栓连接组合结构进行模型修正时，由于结构组成复杂，待修正参数较多，而导致的修正结果是参数的过优化，参数的物理意义在修正过程中缺失问题，以及修正是在欠定的条件下进行的问题。

一方面，本发明实施例提供了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，包含以下步骤：

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。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。