[发明专利]连接结构的力学参数的计算方法

说明书

本发明提供一种连接结构的力学参数的计算方法，包括：根据吊挂设备及连接结构的实体模型，构建与力学参数相关的有限元模型；对所述实体模型和有限元模型分别施加相同的激励力，获得所述实体模型的振动信号的奇异值向量和所述有限元模型的振动信号的奇异值向量；将实体模型和有限元模型对应的奇异值向量间的误差作为目标函数，利用优化算法确定使所述目标函数稳定收敛时的力学参数，作为所述吊挂设备及连接结构实际的力学参数。本发明采用实测实体模型的振动信号，并计算振动信号的奇异值向量，给力学参数的识别提供了有力的技术支撑，并且由于实体模型的振动信号源于真实物理结构的测试，最终识别的力学参数也更加具有说服力。

技术领域

本发明涉及结构动力学技术领域，更具体地，涉及连接结构的力学参数的计算方法。

背景技术

在轨道交通领域，动车上吊挂设备多采用连接结构吊挂于车体下方。在进行动力学分析的模型中，对连接结构的力学参数进行准确的动力学等效建模至关重要，同时也是本领域亟待解决的技术难题。

围绕基于有限元模型的分析工作，如：模态计算、噪声计算、动响应计算等学术研究成果常有报道。此外，将吊挂设备及其连接结构单独作为研究对象，建立其有限元模型，通过查询相关文献、经验公式或者动力学试验得到连接结构的参数，再研究力学特性也常有报道。

现有的吊挂设备及其连接结构在建模过程中，如果通过查询文献获得连接结构的力学参数，由于材料批次、工作状态、生产商的差异性，导致建立的有限元模型准确度有限；而如果通过准静态力学试验得到连接结构的力学参数，利用建立的模型并不能很好地反映实际吊挂连接结构的动力学特性。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的连接结构的力学参数的计算方法。

根据本发明的一个方面，提供一种连接结构的力学参数的计算方法，包括：

根据吊挂设备及连接结构的实体模型，构建与力学参数相关的有限元模型；

对所述实体模型和有限元模型分别施加相同的激励力，获得所述实体模型的振动信号的奇异值向量和所述有限元模型的振动信号的奇异值向量；

将实体模型和有限元模型对应的奇异值向量间的误差作为目标函数，利用优化算法确定使所述目标函数稳定收敛时的力学参数，作为所述吊挂设备及连接结构实际的力学参数。

优选地，所述对所述实体模型和有限元模型分别施加相同的激励力，获得所述实体模型的振动信号的奇异值向量和有限元模型的振动信号的奇异值向量，具体为：

对所述实体模型施加激励力，同时采集激励信号和振动信号，对所述实体模型产生的振动信号进行奇异值分解，获得实体模型的振动信号的奇异值向量；

将所述激励信号加载至有限元模型中，计算所述有限元模型的振动信号，对所述有限元模型的振动信号进行奇异值分解，获得有限元模型的振动信号的奇异值向量。

优选地，所述将实体模型和有限元模型对应的奇异值向量间的误差作为目标函数，具体为：

将以下公式作为所述目标函数：

其中，表示有限元模型对应的奇异值向量，表示实体模型对应的奇异值向量，表示实体模型和有限元模型对应的奇异值向量间的误差。

优选地，所述根据吊挂设备及连接结构的实体模型构建与力学参数相关的有限元模型，具体为：

利用有限元分析软件中的集中质量点单元对所述吊挂设备进行网格划分，利用有限元分析软件中的连接单元对所述连接结构进行网格划分，建立所述有限元模型；

将所述实体模型的质量和转动惯量输入至所述有限元模型中，作为有限元模型的质量和转动惯量；设置有限元模型中力学参数的取值范围。