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Static Frame Model Validation with Small Samples Solution Using Improved Kernel Density Estimation and Confidence Level Method

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Chinese Journal of Aeronautics 2012年第6期25卷 879-886页

作者： ZHANG Baoqiang CHEN guoping guo qintao State Key Laboratory of Mechanics and Control for Mechanical Structures Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China College of Mechanical and Electrical Engineering Nanjmg University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China

An improved method using kernel density estimation （KDE） and confidence level is presented for model validation with small samples. Decision making is a challenging problem because of input uncertainty and only small samples can be used due to the high costs of experimental measurements. However, model validation provides more confidence for decision makers when improving prediction accuracy at the same time. The confidence level method is introduced and the optimum sample variance is determined using a new method in kernel density estimation to increase the credibility of model validation. As a numerical example, the static frame model validation challenge problem presented by Sandia National Laboratories has been chosen. The optimum bandwidth is selected in kernel density estimation in order to build the probability model based on the calibration data. The model assessment is achieved using validation and accreditation experimental data respectively based on the probability model. Finally, the target structure prediction is performed using validated model, which are consistent with the results obtained by other researchers. The results demonstrate that the method using the improved confidence level and kernel density estimation is an effective approach to solve the model validation problem with small samples.

关键词： model validation small samples uncertainty analysis kernel density estimation confidence level prediction

PRINCIPAL COMPONENT DECOMPOSITION BASED FINITE ELEMENT MODEL UPDATING FOR STRAIN-RATE-DEPENDENCE NONLINEAR DYNAMIC PROBLEMS

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2008年第5期21卷 70-74页

作者： guo qintao ZHANG Lingmi TAO Zheng College of Mechanical and Electrical Engineering Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China Institute of Vibration Engineering Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China College of Mechanical Engineering Zhengzhou University Zhengzhou 450001 China

Thin wail component is utilized to absorb impact energy of a structure. However, the dynamic behavior of such thin-walled structure is highly non-linear with material, geometry and boundary non-linearity. A model updating and validation procedure is proposed to build accurate finite element model of a frame structure with a non-linear thin-walled component for dynamic analysis. Design of experiments （DOE） and principal component decomposition （PCD） approach are applied to extract dynamic feature from nonlinear impact response for correlation of impact test result and FE model of the non-linear structure. A strain-rate-dependent non-linear model updating method is then developed to build accurate FE model of the structure. Computer simulation and a real frame structure with a highly non-linear thin-walled component are employed to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed approach.

关键词： Strain-rate-dependent Finite element model updating Nonlinear dynamics Response surface

Dynamic finite element model updating of prestressed concrete continuous box-girder bridge

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2009年第3期8卷 399-407页

作者： Lin Xiankun Zhang Lingmi guo qintao Zhang Yufeng Institute of Vibration Engineering Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China College of Mechanical and Electrical Engineering Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China Jiangsu Transportation Research Institute Nanjing 210017 China

The dynamic finite element model （FEM） of a prestressed concrete continuous box-girder bridge, called the Tongyang Canal Bridge, is built and updated based on the results of ambient vibration testing （AVT） using a real-coded accelerating genetic algorithm （RAGA）. The objective functions are defined based on natural frequency and modal assurance criterion （MAC） metrics to evaluate the updated FEM. Two objective functions are defined to fully account for the relative errors and standard deviations of the natural frequencies and MAC between the AVT results and the updated FEM predictions. The dynamically updated FEM of the bridge can better represent its structural dynamics and serve as a baseline in long-term health monitoring, condition assessment and damage identification over the service life of the bridge .

关键词： prestressed concrete continuous box-girder bridge field ambient vibration testing dynamic characteristics model updating accelerating genetic algorithm objective function

基于PSO-BP神经网络的磨机传动系统模型修正

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机械传动 2024年第2期48卷 48-53页

作者：陶征鲍现乐郭勤涛周天洋郑州大学机械与动力工程学院河南郑州450001 南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对磨机传动系统结构的复杂性、部件间约束条件的不确定性以及非线性等因素,提出了一种基于PSO-BP神经网络的有限元模型修正方法。通过改进BP神经网络逼近设计参数和特征量间的非线性映射关系,结合实际结构响应,利用神经网络的泛化特性... 详细信息

针对磨机传动系统结构的复杂性、部件间约束条件的不确定性以及非线性等因素,提出了一种基于PSO-BP神经网络的有限元模型修正方法。通过改进BP神经网络逼近设计参数和特征量间的非线性映射关系,结合实际结构响应,利用神经网络的泛化特性,得到了模型设计参数值。修正后频率误差从最高18%降到4%左右,修正系数误差范围均在0.5%以内,明显提高了有限元模型精度;同时,又不需要大量迭代求解步骤,避开了传统反问题模型修正法的复杂非线性优化过程,提升了效率,验证了PSO-BP神经网络法应用于大型磨机传动系统上的可行性,为后续传动系统整体分析奠定了基础。

关键词：模型修正神经网络模态分析相似设计分层修正

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动力传动轴动平衡工艺研究与应用

现代制造技术与装备 2024年第3期60卷 13-15页

作者：陈祥鑫郭勤涛于丽丽陈果南京航空航天大学机电学院南京210016 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司哈尔滨150066 南京航空航天大学通用航空与飞行学院溧阳213300

某型动力传动轴结构复杂,外表面花键涂层不允许磨损,动平衡在工作全转速下进行,高转速旋转时不平衡量值会产生波动,对动平衡工装及工艺方法要求高。开展动力传动轴动平衡工艺研究,采用理论计算和平衡试验相结合的分析方法,通过动平衡工... 详细信息

某型动力传动轴结构复杂,外表面花键涂层不允许磨损,动平衡在工作全转速下进行,高转速旋转时不平衡量值会产生波动,对动平衡工装及工艺方法要求高。开展动力传动轴动平衡工艺研究,采用理论计算和平衡试验相结合的分析方法,通过动平衡工装设计优化,采用如双频测速、雷达图监控、不平衡量的矢量图等分析先进动平衡方法,实现了动力传动轴动平衡故障和难点攻克,形成了一套实用有效的平衡工艺流程。

关键词：动力传动轴动平衡平衡工装

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以冲击响应谱为响应特征的有限元模型确认

振动与冲击 2005年第6期24卷 32-36页

作者：郭勤涛张令弥南京航空航天大学振动工程研究所南京210016

冲击响应谱已经成为冲击问题分析的最有效工具。由于冲击问题的复杂性,如冲击信号一般频带较宽,而且冲击作用时其阻尼较模态实验有较大变化,冲击响应的相位存在很大的随机性等,因此如何得到精度可靠的冲击响应,从而求出其冲击谱;以及如... 详细信息

冲击响应谱已经成为冲击问题分析的最有效工具。由于冲击问题的复杂性,如冲击信号一般频带较宽,而且冲击作用时其阻尼较模态实验有较大变化,冲击响应的相位存在很大的随机性等,因此如何得到精度可靠的冲击响应,从而求出其冲击谱;以及如何对计算仿真的冲击响应与实际测量的冲击响进行比较和确认,是冲击响应谱仿真计算的两个关键问题。针对上述问题,作者使用子结构模型修正的方法,根据冲击信号的频域特点,对整体复杂结构的各个子结构进行有限元建模和修正,然后用模态叠加法求解冲击信号的时域响应,进而使用改进的递推数字滤波法求得冲击响应谱;选择冲击谱的均方差和时域响应的主分量分解两种确认准则进行计算与实验比较和确认。通过某车架模型受横向冲击的计算和实验分析对研究方法进行了检验。

关键词：冲击响应谱模型修正模型确认主分量分解

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结构动力学有限元模型确认方法研究

应用力学学报 2005年第4期22卷 572-578页

作者：郭勤涛张令弥南京航空航天大学南京210016

随着结构动力学求解问题的复杂化,有限元分析方法越来越起着关键作用。由于许多结构系统本身存在不确定性因素,试验数据存在随机误差,而计算的三类误差也会包含着不确定性误差,如何用有限的试验来修正和检验计算模型,最后得到具有一定... 详细信息

随着结构动力学求解问题的复杂化,有限元分析方法越来越起着关键作用。由于许多结构系统本身存在不确定性因素,试验数据存在随机误差,而计算的三类误差也会包含着不确定性误差,如何用有限的试验来修正和检验计算模型,最后得到具有一定置信度的有限元模型,即模型确认,在工程领域越来越得到关注。在与模型修正比较的基础上,详细讨论了模型确认的主要研究内容,并结合两个应用实例,讨论模型确认的总体思路与实现方法。

关键词：有限元法模型确认模型修正不确定性分析主分量分解

Innovations in metallurgical and materials processes:advancing liquid theory and honoring ***-jie guo's contributions to physical chemistry in metallurgy

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Journal of Iron and Steel Research International 2024年第1期31卷 1-2页

作者： Shuai Liu Jing guo Han-jie guo School of Artificial Intelligence Beijing Technology and Business UniversityBeijing100048China School of Metallurgical and Ecological Engineering University of Science and Technology Beijing(USTB)Beijing100083China

Spanning three decades,***-jie guo's research group has dedicated itself to exploring the fundamental theories and practical applications of physical chemistry within the realm of *** under the assumption that molecul... 详细信息

关键词： chemistry liquid complexes

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结构动力学模型确认问题的核密度估计方法

机械工程学报 2011年第17期47卷 29-36,43页

作者：张保强陈国平郭勤涛南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室南京210016 南京航空航天大学机电学院南京210016

将核密度估计方法成功用于解决结构动力学模型确认的挑战问题,进一步明确模型确认在结构动力学中的实施过程。在美国圣地亚国家实验室提出的结构动力学模型确认挑战问题中,由于子结构与整体结构的弱非线性连接以及子结构个体差异引起的... 详细信息

将核密度估计方法成功用于解决结构动力学模型确认的挑战问题,进一步明确模型确认在结构动力学中的实施过程。在美国圣地亚国家实验室提出的结构动力学模型确认挑战问题中,由于子结构与整体结构的弱非线性连接以及子结构个体差异引起的统计特性并不满足标准的概率分布,因此采用核密度估计方法建立子结构的概率模型,并使用核主元分析进行降维处理来提高核密度估计的计算效率;在子结构概率模型的基础上,使用校准试验数据对模型的准确度进行定性验证,同时使用确认试验数据对模型的精度进行定量评估;最后把确认过的子结构模型用于整体认证结构的评估以及最后目标模型的预测中,得到了与其他研究者相一致的结果。研究表明核密度估计方法是一种解决结构动力学模型确认问题的有效方法。

关键词：模型确认结构动力学不确定性分析挑战问题核密度估计核主元分析