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国际刊号:1004-6801
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基于频响函数的稳健有限元模型修正
Robust Finite Element Model Updating Method Based on Frequency Response Function
  
DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004?6801.2021.04.024
中文关键词:  模型修正  频响函数  极大似然估计  移频方法  抗噪性
英文关键词:model updating  frequency response function (FRF)  maximum likelihood estimation  frequency shift method  the noise resistance
基金项目:航空科学基金资助项目(20161352011);江苏高校优势学科建设工程资助项目
作者单位
范新亮, 王彤, 夏遵平 (南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室 南京210016) 
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中文摘要:
      传统的基于频响函数(frequency response function,简称FRF)的模型修正方法在测试噪声较大、初始分析频响与测试频响残差较大、待修正参数较多等情况下不易收敛,为此提出了一种采用移频技术的极大似然估计有限元模型修正方法。首先,利用“先验”的频响函数方差信息,构造极大似然估计器,迭代求得最优的待修正参数估计;其次,在迭代方程中引入移频方法,采用总体最小二乘平差方法计算方程的解,以提高参数识别的收敛性和稳定性;最后,根据频率点的筛选准则剔除数据,采用一种高精度的频响扩充方法以减小扩充所带来的额外误差。列车转向架构架仿真算例和三角机翼飞机测试模型的修正结果表明,该方法抗噪性较强,在复杂情况下仍可以得到较好的修正结果。
英文摘要:
      The traditional model updating method based on frequency response function (FRF) is difficult to converge in case of large test noise, large residual between initial analysis FRF and test FRF, or large number of parameters to be modified. A dynamic finite element model (FEM) updating method based on maximum likelihood estimation and frequency shift is presented. The maximum likelihood estimator using "a priori" variance information of the FRF is constructed to obtain the optimal parameter estimation depending on the Gauss-Newton method. The frequency shift method and the total least square adjustment method are used to solve the iterative equation to improve the robustness of parameter identification. The test data of poor quality is eliminated according to selection criterion of frequency points. An approach for expanding incomplete experimental FRF is presented to reduce the extra error. Finally, numerical simulation and experimental investigation for updating the dynamic finite element model of a bogie structure and an aircraft model are performed to validate the robustness and efficiency of the present method. The obtained results show that the present method can be successfully applied to update the complex finite element models.
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