基于ANSYS的有限元模型修正软件实现

范新亮，王彤

(南京航空航天大学 机械结构力学及控制国家重点实验室，江苏 南京 210016)

0 引言

有限元模型修正是通过实测数据对有限元模型的参数进行调整以使其与实际模型动力学特性一致的技术，首先提出于航空领域，用于预测飞行器响应与载荷、分析颤振以及振动控制等[1]。有限元模型修正技术近年来在航空航天、机械设计、土木桥梁等领域均取得了成功的应用[2-4]。

模型修正方法中应用最广泛的是参数型修正方法。该方法以结构的物理参数为修正对象，把系统的结构实测参数与仿真参数残差展开成的Taylor级数，用最优化方法求解，识别后的参数便于解释、指导建模和结构优化设计。物理参数型方法随着灵敏度分析技术的发展而发展。按残差的选取不同可以分为基于固有频率、振型、频响函数或振型相关性、频响相关性等的模型修正方法；按最优化方法的不同又可划分为基于最小二乘估计、贝叶斯估计或遗传算法、蚁群算法等无梯度搜索方法的模型修正[5-7]。

在大噪声干扰下，模型修正算法不容易得到正确的修正参数；同时，因有限元模型的自由度数越来越大，如何进行大型有限元模型修正亦是重要课题。本文在频响灵敏度有限元模型修正理论的基础上对方法的抗噪性、收敛性及计算效率上作了改进。在ANSYS平台利用APDL语言编写了适用于大型有限元模型、并且抗噪性、稳健性较好的模型修正算法；并通过Matlab App设计模块编写了便于科研工作者使用的有限元模型修正软件。……