结构动力学参数识别的数值方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:striving123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为了识别结构刚度函数的微小变化,将微分方程反问题理论,应用到结构振动参数识别领域。首先将结构刚度分布函数分解成原始刚度分布函数和附加刚度分布函数。然后借助于脉冲谱技术和格林函数,提出了摄动法、分离法和扰动迭代法,将结构振动微分方程分解成关于原始刚度分布函数的微分方程,和一系列关于附加刚度分布函数的微分方程。最后将关于附加刚度分布函数的微分方程,通过数学的推演,转化成关于附加刚度分布函数的第一类积分方程。这样,就形成了由关于已知的原始刚度分布函数的微分方程(正问题)和关于未知的附加刚度分布函数的第一类积分方程(反问题)的数学模型。  由于第一类积分方程是不适定的,即解的存在性、解的惟一性和解的稳定性这三个条件之中,至少有一个不能满足。所以针对这个问题,本文提出了几个解决的方法:光滑因子为零的稳定解方法、Ritz最小二乘法、代数解方法和正交逼近解方法。  光滑因子为零的稳定解方法是借助于正则化或光滑化方法的基本思想,利用拉格朗日外推插值,由p个光滑因子的稳定解,外推当光滑因子为零时的稳定解。该方法即解决了求解第一类积分方程的稳定性,又将由于光滑因子的存在会给解的精度带来的影响降到了最小。并且不同的p个光滑因子的选择,得到的最终的光滑因子为零的稳定解的变化是很小的,所以即解决了求解的稳定性,同时保证了解的精度。  Ritz最小二乘方法是选择一系列满足特定的边界条件的特殊函数,取他们的线性组合来逼近积分方程的解。这些特殊函数的选择可根据对解的先验了解,例如解的光滑性和解的形状等。为了减少未知系数的个数,可以从完备的函数序列中挑选几个函数。还可以构造满足边界条件的正交函数序列等。所以,可将求解过程得到简化。  代数解方法的思想是将积分方程的解,化成右端已知数据的某种线性组合的形式,利用代数精度的特殊定义:让解函数对不超过r次的多项式准确成立,来确定组合系数。这种方法不仅具有代数意义上的精度,而且可以适当控制求解过程的稳定性。本文同时给出截断误差和控制稳定性的方法。  正交逼近解的方法是利用施密特正交化过程,构造一个正交函数序列,进而用这个函数序列的线性组合去逼近积分方程的解。这是一种直接的解法。通过算例表明,该方法具有很好的求解稳定性。  上述的方法本文均作了一定的数值模拟,结果表明,这些方法是可行的且具有不同程度的有效性。  为了研究方法的实用性,本文针对杆的轴向振动微分方程,应用上述的理论方法进行了大量的数值模拟。为了避免格林函数的数值计算,本文还提出了有限元反问题的思想,使得理论方法对附加的测量条件变得更加自由。特别适用于复杂的结构或高阶的微分方程反问题。本文将此方法应用于梁的刚度分布识别,得到了较好的效果。
其他文献
本文运用格林函数、多极坐标法与人工切割法相联系的手段,讨论了在SH波散射作用时刚性面下均匀弹性介质含有多圆夹杂、孔洞和附近任意区域、尺寸的直线长条型裂纹的相互作用问
随着科学技术和社会经济的发展,大跨度桥梁结构健康监测(SHM)已成为近年来的研究热点。SHM主要是通过布置在结构上的传感器,对结构工作状况进行长期的在线监测,获得桥梁在运营状
“心印:日常生活的小土地”Boris Nieslony现场艺术研究成果文献展,以一种新颖独特的视角呈了艺术家E.P.1.Zentrum(科隆)与Kunstlerforum(波恩)在现场艺术与民族志学方面的研
目前,人们对于水下物体在壁面附近运动时,物体受到的水动力干扰究竟如何变化还缺乏了解。在这个领域,基于势流理论和粘性流理论的计算研究都没有成熟可用的经验或资料,需要作大量
二胡演奏在中国乐器表演中具有代表性,演奏模式和传递心声惟妙惟肖,极具感情色彩.它的声音能呈现出深沉、悲凄的表演内涵,同时也能描写出磅礴的意境.其中表演者演奏中过程中
三维编织复合材料由于具有一系列无法替代的优点,被广泛地应用于航空、航天等高科技领域。对于三维编织复合材料力学性能的研究是一个十分重要的问题。目前,对三维编织复合材料
形状记忆合金是一种新型功能金属材料,它在航天、航空、航海、电子、机械、轻工和医疗卫生等方面都有着广泛的应用价值和广阔的发展前景,被称为“21世纪的材料”。 近年来,形
小学生是祖国的花朵,未来的希望,他们担负着承载建设中华民族振兴、繁荣富强的历史使命,他们是祖国未来社会主义现代化建设的接班人.孩子们的教育和成长是我们应该时刻关注的
手绘表现手法的应用有着多重意义,环艺设计师借助手绘效果图来表达自身创作理念,赋予了手绘效果图无与伦比的魅力,还能够高效率、高质量的完成环境艺术设计工作,设计方案也更
对可压缩流动转捩机制的研究有重要的理论与工程意义。实际中,广泛存在有曲率的边界层流动,超音速尖锥边界层问题即是一典型的有曲率的边界层问题,本文对其扰动的演化规律进