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基于神经网络的非线性结构有限元模型修正研究

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宇航学报 2005年第3期26卷 267-269,281页

作者：费庆国李爱群张令弥东南大学土木工程学院南京210096 南京航空航天大学振动工程研究所南京210016

现有的动态有限元模型修正方法几乎都是建立在线性假设基础之上,修正中利用固有频率等线性系统特征量。工程中,真实的结构振动系统都是非线性的。虽然在许多情况下,线性化假设获得的结果能够较为准确地反映真实系统的特性。但是,在结构... 详细信息

现有的动态有限元模型修正方法几乎都是建立在线性假设基础之上,修正中利用固有频率等线性系统特征量。工程中,真实的结构振动系统都是非线性的。虽然在许多情况下,线性化假设获得的结果能够较为准确地反映真实系统的特性。但是,在结构的非线性特征较为明显时,必须考虑非线性因素,这时,现有的模型修正方法将不再适用。现以非线性梁为研究对象,采用基于神经网络的修正方法探索了非线性结构的有限元模型修正问题。仿真研究中利用有限元分析的响应数据训练神经网络。修正结果表明,包括非线性弹簧刚度系数在内的三个设计参数修正后误差均在1%以内。说明基于神经网络的有限元模型修正方法适用于解决非线性结构的有限元模型修正问题。

关键词：神经网络非线性结构有限元模型修正结构振动

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基于加速度时域信息的结构损伤识别方法研究

振动与冲击 2007年第9期26卷 138-141页

作者：张立涛李兆霞费庆国东南大学土木工程学院南京210096

研究了基于加速度时域信息构造残差量的结构损伤识别方法。针对该方法实施过程中可能产生的识别方程组病态问题,以及随之产生的求解结果对测量噪声敏感等问题,采用截断奇异值分解技术(TSVD)求解识别方程组。以IASC?ASCE的基准结构为算例... 详细信息

研究了基于加速度时域信息构造残差量的结构损伤识别方法。针对该方法实施过程中可能产生的识别方程组病态问题,以及随之产生的求解结果对测量噪声敏感等问题,采用截断奇异值分解技术(TSVD)求解识别方程组。以IASC?ASCE的基准结构为算例,采用本文的方法,识别出两种情况的损伤位置,损伤程度的识别误差分别为3.8%、6.0%,验证了所研究的基于加速度时域信息的结构损伤识别方法是有效的。

关键词：加速度时域信息结构损伤识别截断奇异值分解

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C/C复合材料销钉准静态和动态剪切性能

复合材料学报 2021年第5期38卷 1604-1610页

作者：郭飞李彦斌张培伟费庆国东南大学空天机械动力学研究所南京211189 东南大学工程力学系南京211189 东南大学机械工程学院南京211189

根据复合材料销钉剪切试验的需要,设计剪切试验装置。利用电子万能试验机和落槌冲击试验系统完成C/C复合材料销钉在准静态和动态加载工况下的面内剪切力学性能试验,并通过SEM试验系统分析其剪切失效模式和失效机制。结果表明:C/C复合材... 详细信息

根据复合材料销钉剪切试验的需要,设计剪切试验装置。利用电子万能试验机和落槌冲击试验系统完成C/C复合材料销钉在准静态和动态加载工况下的面内剪切力学性能试验,并通过SEM试验系统分析其剪切失效模式和失效机制。结果表明:C/C复合材料销钉抗剪切强度具有明显的应变率效应,随着加载速率的增加,其抗剪切强度显著提高;C/C复合材料在不同加载速率下失效模式不同,准静态加载工况下纤维与基体严重剥离,纤维束丧失整体承载能力,其破坏过程表现出"伪塑性"失效特征;动态加载工况下纤维与基体未发生明显剥离,纤维束整体承载,其破坏过程表现为"脆性"失效特征。C/C复合材料在不同加载速率下剪切失效模式的不同可归结为内部缺陷扩展的应变率效应。

关键词： C/C复合材料剪切应变率失效模式失效机制

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在教学中注意培养学生的分析思维能力

东南大学学报（哲学社会科学版） 2010年第S2期12卷 153-155页

作者：周志红董萼良费庆国东南大学土木工程学院江苏南京210096

针对理论力学的课程特点,在教学中贯穿3 M和3 F的思维方法,强调代数式思维方式,在教学中使用类比法,培养学生的分析思维能力。

关键词： 3M和3F的思维方法代数式思维类比法

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高温环境复合材料螺栓连接振动的防松试验

振动．测试与诊断 2018年第6期38卷 1169-1175,1292页

作者：王旻睿谭志勇何顶顶姜东费庆国东南大学空天机械动力学研究所南京211189 东南大学工程力学系南京210096 北京临近空间飞行器系统工程研究所北京100076 南京林业大学机械电子工程学院南京210037

具有耐高温、轻质、高强等特点的复合材料及其连接结构可满足航空航天领域的迫切需求,已广泛应用于工程中。为比较高温振动环境下不同复合材料螺栓连接形式的防松效果,进行了常/高温条件复合材料搭接板的随机振动试验研究。以搭接结构... 详细信息

具有耐高温、轻质、高强等特点的复合材料及其连接结构可满足航空航天领域的迫切需求,已广泛应用于工程中。为比较高温振动环境下不同复合材料螺栓连接形式的防松效果,进行了常/高温条件复合材料搭接板的随机振动试验研究。以搭接结构固有频率为评判量,通过对比试件承受振动载荷作用前后的固有频率变化,研究了常/高温环境下高温胶、双螺母防松形式,以及沉头螺栓张角等因素在给定随机振动载荷下对搭接结构连接刚度的影响。研究结果表明:常温随机振动条件下双螺母防松、60°沉头螺栓的防松性能更好;高温环境下,高温胶防松、30°沉头螺栓连接形式性能较优。

关键词：复合材料搭接结构高温振动试验连接性能螺栓防松

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润扬大桥修正斜拉索力的基准有限元模型

东南大学学报（自然科学版） 2007年第2期37卷 266-269页

作者：李建慧李爱群缪长青费庆国东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

为了掌握润扬大桥北汊斜拉桥在运营荷载作用下的工作状况和桥梁结构的实际承载力,并为成桥运营健康监测系统提供基准有限元模型,结合该桥的动静载试验,采用自定义钢箱梁主梁截面的脊骨梁整体模型,通过不断修正拉索实参数,使得拉索应力... 详细信息

为了掌握润扬大桥北汊斜拉桥在运营荷载作用下的工作状况和桥梁结构的实际承载力,并为成桥运营健康监测系统提供基准有限元模型,结合该桥的动静载试验,采用自定义钢箱梁主梁截面的脊骨梁整体模型,通过不断修正拉索实参数,使得拉索应力与成桥状态拉索应力实测值相一致.利用Ansys的二次开发功能,编制了相应的宏命令和子结构分析模块.并把计算结果与成桥试验获得的扁平钢箱梁应力和模态频率做了对比分析,计算应力与实测值吻合较好,低阶模态频率相对误差在4%之内,验证了基于实测索力修正模型的正确性,不仅能为成桥健康监测系统提供参考,同时也为今后类似问题的Ansys二次开发提供了相应的思路.

关键词：斜拉桥有限元模型健康监测 Ansys

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不确定性动力学系统上随机载荷识别改进算法

振动工程学报 2019年第2期32卷 206-214页

作者：孙燕伟吴邵庆李彦斌费庆国东南大学空天机械动力学研究所江苏南京211189 东南大学机械工程学院江苏南京211189 东南大学工程力学系江苏南京210096

针对不确定性动力学系统,提出一种基于随机有限元模型的随机动载荷识别改进算法。假设载荷作用位置和系统随机参数已知,且随机系统参数和随机动载荷均服从高斯分布,利用K-L展开和混沌多项式展开分别表示系统随机参数和随机响应,建立随... 详细信息

针对不确定性动力学系统,提出一种基于随机有限元模型的随机动载荷识别改进算法。假设载荷作用位置和系统随机参数已知,且随机系统参数和随机动载荷均服从高斯分布,利用K-L展开和混沌多项式展开分别表示系统随机参数和随机响应,建立随机系统的动力学方程;依据仅由随机动载荷引起的系统随机响应协方差和仅有系统随机参数引起的系统随机响应协方差之间的关系式,由随机动响应样本识别随机动载荷的统计特性。针对一悬臂梁结构开展数值仿真研究和试验验证。结果表明:所提出的基于混沌多项式展开的识别改进算法比现有的识别算法在方差识别精度上有了较大幅度的提高,该方法在不确定性系统随机水平较高时仍具有较好的识别精度。

关键词：随机动载荷识别不确定性系统 K-L展开混沌多项式展开数值仿真

一种利用时间序列分析的特征提取与损伤预警方法(英文)

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Journal of Southeast University(English Edition) 2007年第1期23卷 86-91页

作者：刘毅李爱群费庆国丁幼亮东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

针对结构健康监测中如何基于在线监测数据实现损伤诊断的问题,提出了一种利用时间序列分析ARMA模型的特征提取和损伤预警方法.首先对所有监测数据样本建立ARMA模型,以模型中AR部分参数的主成分矩阵构建Mahalanobis距离判别函数,提出了... 详细信息

针对结构健康监测中如何基于在线监测数据实现损伤诊断的问题,提出了一种利用时间序列分析ARMA模型的特征提取和损伤预警方法.首先对所有监测数据样本建立ARMA模型,以模型中AR部分参数的主成分矩阵构建Mahalanobis距离判别函数,提出了一种新的结构损伤敏感指标DDSF.然后,采用t-检验考察该指标在损伤前后是否存在显著性变化,从而可以有效地实现结构损伤预警.三跨连续梁数值算例表明,提出的结构损伤特征指标对结构的微小损伤具有敏感性,具备结构在线实时损伤预警的应用价值.

关键词：特征提取损伤预警时间序列分析结构健康监测

基于不同残差的动态有限元模型修正的比较研究

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振动与冲击 2005年第4期24卷 24-26页

作者：费庆国张令弥李爱群王彤东南大学土木工程学院南京210096 南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

基于模态试验结果的设计参数型动态有限元模型修正方法,较多地采用模态频率、反共振频率、模态振型以及振型相关系数等参数。分析了以上四种参数用于模型修正的优缺点,采用欧洲航空科技组织的基准模型- GARTEUR飞机模型,通过数值仿真对... 详细信息

基于模态试验结果的设计参数型动态有限元模型修正方法,较多地采用模态频率、反共振频率、模态振型以及振型相关系数等参数。分析了以上四种参数用于模型修正的优缺点,采用欧洲航空科技组织的基准模型- GARTEUR飞机模型,通过数值仿真对利用模态频率、模态频率加反共振频率、模态频率加振型以及模态频率加振型相关系数等不同残差的修正进行了比较研究。结果表明,模态频率与反共振频率是优选的两种参数。

关键词：有限单元法模态试验模型修正数值仿真