[发明专利]一种动力学验模工具

摘要

本发明公开了一种动力学验模工具，涉及结构动力学模态领域。包括动力学模型修正模块、工作变形形状分析模块和基于FRF的参数识别模块，其中，参数识别模块通过内嵌MDOFZ‑多项式曲线拟合、MDOF复指数曲线拟合、MDOFERA曲线拟合方法对相应函数进行多参考曲线拟合；对于密集模态和重根有很好的辨识作用；模型修正模块，通过修正有限元模型参数变量，对结构参数进行模态灵敏度分析，根据试验结果对结构有限元分析进行修正。由于加入对于病态方程进行处理的算法，同时改进了修正算法，高效快速解决复杂模型的模型修正。

主权项

1.一种动力学验模工具，其特征在于，包括：动力学模型修正模块，用于利用物理试验获取的结构特征量对有限元模型进行修正；该模块使用图形或数据形式，对有限元结果与实验结果直接进行对比，并通过调整FEA模型的任何参数，对FEA模型进行修正，使之最接近于实验数据结果；工作变形形状分析模块，用于对模态的工作变形形状进行分析；基于FRF的参数识别模块，用于简单和复杂结构的模态频率、阻尼和振型参数的辨识；所述动力学模型修正模块，采用如下方法进行有限元模型的修正：S11，导入物理试验模型，获取物理试验特征量，将物理模型与有限元模型进行匹配，设定需要修改特征量，建立模型修正方程；S12，对需要修改特征量进行灵敏度分析，得到灵敏度分析结果，S13，基于得到的灵敏度分析结果，求解模型修正方程，得到以试验数据为目标值的动力学模型；S11中，所述物理试验特征量包括：模态参数，包括模态频率、振型；响应数据为频率响应数据；反共振频率；试验数据的相关分析结果，包括模态置信判据；S12中，所述灵敏度分析采用间接定义参数法；S12中，采用归一化方法、平衡方法和加权方法对灵敏度矩阵进行正则化处理；S13中，对所述模型修正方程进行求解时，采用如下公式对所述模型修正方程的病态进行改善：min(||R(Δp)||2+||WpΔp||2)st.Bl≤ΔP≤Bll，其中，Wp代表修正参数的加权矩阵；所述工作变形形状分析模块，采用如下方法对模态的工作变形形状进行分析：S21，获取各个模态振型在系统的稳态工作状况下的响应数据，S22，根据S21中获取的响应数据，依据如下函数，对各个模态的参与因子分析加权获得构件的工作变形形状ODS：互相干函数：传递函数：Hxy(ω)＝Gxy(ω)/Gyy(ω)，ODS FRF：其中：Gxy(ω)为互相干函数；Fx(ω)为x处的振动响应；Gxx(ω)为自相干函数；S23，进行时域或是频域的工作变形形状的查看，辨别振动影响因素；S21中，所述响应数据包括：传递函数、自相关函数、互相干函数、加速度；所述基于FRF的参数识别模块，使用基于正交多项式的频响函数拟合方法，以及整体正交多项式拟合方法，将模态参数识别分成两步：S31，用所有测量的频响函数估计频率和阻尼；S32，利用得到的频率和阻尼估计每一列频响函数的留数；所述模态参数的识别，具体采用如下方法：频域内基于ARMA模型的MIMO模态参数识别方法，使用Z‑polynomial方法用作模态指示函数，扩展为一种模态识别方法，使用一种频域多参考点MIMO识别方法即AF polynomial方法，该方法采用低阶频响函数模型，所述AF polynomial中计算最小残差的公式为：其中，hz为传递函数的离散化，a为残差余项。