(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110121790.9 (22)申请日 2021.01.28 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112685841 A (43)申请公布日 2021.04.20 (73)专利权人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 董龙雷　吴有福　李宇东　严健　 唐攀涛　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 范巍 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (56)对比文件 CN 110516365 A,2019.1 1.29 CN 102495932 A,2012.0 6.13 CN 105631066 A,2016.0 6.01CN 102831274 A,2012.12.19 CN 106529055 A,2017.0 3.22 JP H0894485 A,19 96.04.12 US 201915 5976 A1,2019.0 5.23 US 2005171745 A1,20 05.08.04 Ma Jiansuo 等.The Discus s of the Finite Element Simulati on Method of the Combined Connection with Bolts and Welds. 《2014 Fifth I nternati onal Conference o n Intelligent System s Design and Engineering Applications》 .2014, 李佰灵等.基 于响应面方法的多目标有限元 模型修正技术研究. 《强度与环境》 .2010,(第04 期), 于开平等.多 族群粒子 群优化算法飞行器结 构模型修 正. 《振动与 冲击》 .2013,(第17期), 边杰等.一种无样机的航空发动机转子有限 元建模方法. 《广西大 学学报(自然科 学版)》 .2015,(第02期), 展铭等.使用应 变模态和遗传算法的有限元 模型修正方法. 《振动.测试与诊断》 .2018,(第0 5 期), 审查员 姚培 (54)发明名称 一种带有 连接关系的结构的有限元建模、 修 正方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种带有连接关系的结构的 有限元建模、 修正方法及系统， 所述方法包括以 下步骤： 建立带有连接关系的结构的初始有限元 模型； 对所述带有连接关系的结构进行模态试 验； 对有限元模型进行仿真计算， 获得仿真结果； 将仿真结果与试验结果进行对比， 获得结果误 差； 采用优化算法传递结果误差， 并对连接层网 格进行修正， 将修正后的有限元模 型进行仿真计 算， 获得修正后的仿真结果； 迭代至预设收敛条 件， 获得修正后的最终有限元模型， 完成有限元建模、 修正。 本发明采用连接层网格对工程结构 中的连接部分进行等效建模， 并采用多目标粒子 群算法对网格参数进行修正得到准确的有限元 模型。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 112685841 B 2022.12.09 CN 112685841 B 1.一种带有连接关系的结构的有限元建模、 修 正方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)建立带有连接关系的结构的初始有限元模型， 并对其赋予初始材料参数； 其中， 所 述初始有限元模型中， 用连接层网格表示结构中的连接关系； (2)对所述带有连接关系的结构进行模态试验， 获得用于修 正模型的试验结果； (3)对步骤(1)建立的有限元模型进行仿真计算， 获得仿真结果； 将仿真结果与 步骤(2) 获得的试验结果进 行对比， 计算获得结果误差； 采用优化算法传递结果误差， 并对连接层网 格进行修正， 将修正后的有限元模型进 行仿真计算， 获得修正后的仿 真结果； 将修正后的仿 真结果与步骤(2)获得的试验结果进 行对比， 计算 获得修正后的结果误差； 迭代至预设收敛 条件， 获得修 正后的最终有限元模型， 完成有限元建模、 修 正； 其中， 步骤(3)中， 在确定优化目标前还包括： 基于结构工作所面临的激励形式， 计算其 前若干阶模态的加权误差， 并以此作为优化的适应度函数； 步骤(3)中， 在火箭橇 试验中， 适应度函数的表达式为： 式中， Ωi_Sim为仿真计算得到的第i阶固有频率； Ωi_test为试验测得的第i阶固有频率； v 为火箭橇运行速度； a， b， ρ 为常数， 根据路谱数据拟合得到 。 2.根据权利要求1所述的一种带有连接关系的结构的有限元建模、 修正方法， 其特征在 于， 步骤(1)中， 所述连接层网格的材料为各项异性材料， 三个方向的弹性模量分别用于表 征三个方向的弹簧刚度。 3.根据权利要求1所述的一种带有连接关系的结构的有限元建模、 修正方法， 其特征在 于， 步骤(3)中， 具体采用多目标 粒子群算法， 实现对 模型参数的优化 修正。 4.根据权利要求1所述的一种带有连接关系的结构的有限元建模、 修正方法， 其特征在 于， 步骤(3)中， 修 正的具体步骤 包括： Step.1： 设置潜在解个数， 并随机设置潜在解的初始值， 分别根据所述潜在解设置材料 参数并计算相应的误差； Step.2： 在各潜在解之间进行误差传递， 按以下规则对潜在解空间的位置和运动速度 进行更新： 式中， Xpbest为个体最优 解， 表征某一潜在解在其迭代过程中最优的结果； Xgbest为全局最 优解， 表征群体在整个过程中最优的结果； V表示潜在解的运动速度； w为惯性因子； c1、 c2分 别为自我学习因子、 群体学习因子， 分别表征潜在解从全局 最优与个体最优中获得信息的 程度； r1,r2为[0,1]之间的随机数， 用于保持潜在解的多样性； X为潜在解 空间的位置； Step.3： 对更新后位置的潜在解进行新 一轮的仿真与误差计算， 更新优势解的解 集； Step.4： 迭代至 达到收敛条件并获得最终的优势解 解集。 5.根据权利要求1所述的一种带有连接关系的结构的有限元建模、 修正方法， 其特征在 于， 步骤(3)中， 预设收敛 条件为预设步数或结果 误差满足预设阈值。 6.一种带有连接关系的结构的有限元建模、 修 正系统， 其特 征在于， 包括： 初始有限元模型获取模块， 用于建立带有连接关系的结构的初始有限元模型， 并对其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 112685841 B 2赋予初始材 料参数； 其中， 所述初始有限元模型中， 用连接层网格表示结构中的连接关系； 模态试验结果获取模块， 用于对所述带有连接关系的结构进行模态试验， 获得用于修 正模型的试验结果； 优化修正模块， 用于对建立的有限元模型进行仿真计算， 获得仿真结果； 将仿真结果与 试验结果进 行对比， 计算 获得结果误差； 采用优化算法传递结果误差， 并对连接层网格进 行 修正， 将修正后的有限元模 型进行仿真计算， 获得修正后的仿 真结果； 将修正后的仿 真结果 与试验结果进 行对比， 计算 获得修正后的结果误差； 迭代至预设收敛条件， 获得修正后的最 终有限元模型， 完成有限元建模、 修 正； 其中， 所述优化修正模块中， 在确定优化目标前还包括： 基于结构工作所面临的激励形 式， 计算其前若干阶模态的加权误差， 并以此作为优化的适应度函数； 所述优化 修正模块中， 在火箭橇 试验中， 适应度函数的表达式为： 式中， Ωi_Sim为仿真计算得到的第i阶固有频率； Ωi_test为试验测得的第i阶固有频率； v 为火箭橇运行速度； a， b， ρ 为常数， 根据路谱数据拟合得到 。 7.根据权利要求6所述的一种带有连接关系的结构的有限元建模、 修正系统， 其特征在 于， 初始有限元模型获取模块中， 所述连接层网格的材料为各项异性材料， 三个方向的弹性 模量分别用于表征三个方向的弹簧刚度。 8.根据权利要求6所述的一种带有连接关系的结构的有限元建模、 修正系统， 其特征在 于， 优化修正模块中， 具体采用多目标 粒子群算法， 实现对 模型参数的优化 修正。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 112685841 B 3