专利名称：一种基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法
技术领域：
本发明涉及一种基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法。
背景技术：
现代航天器大多采用平台化、模块化设计，新型航天器往往采用对成熟平台的改进就能完成设计，尽量缩短研制周期，节约研究经费，以适应空间市场的快速发展。随着有限元计算软件的不断研发和完善，有限元计算结果已能够在一定程度上代替结构试验，得到具有一定精度的分析数据，从而对航天器的结构强度和在轨运行状态进行快速分析。有限元模型修正技术在航空航天工程中应用广泛，高精度的有限元模型是准确进行结构力学特性分析的基础。由于建模误差等因素影响，有限元计算结果与实测结果之间总存在着难以消除的差异，利用结构实测响应修正有限元计算响应，使得修正后有限元模型计算响应值与试验测量值一致的过程即为有限元模型修正。有限元模型修正利用实际结构现场实测响应数据修正有限元理论模型计算数据，从而缩小理论模型与实际结构之间的误差，使得修正后模型计算的响应值与试验值趋于一致。运用模型修正技术可以省掉一些大型结构试验，根据需要仅作零部件级试验进行验证和修正，以使修正后的有限元模型能够代表真实的结构模型。修正过程充分利用结构试验和有限元分析两者优点，用少量的试验数据对有限元模型进行修正，修正后模型可以进行代替实际结构进行多种分析，节约试验经费和时间。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有有限元模型修正方法效率低、精度有限的问题，本发明提供了一种基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法。本发明的基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法是通过以下步骤实现的一、采用正交试验设计方法设计试验，将结构参数χ = [X1, x2, . . . xn]按不同水平分为k组，则第k组的结构参数表示为Xt = [xf,x2\...x 1，k取整数；二、选定用于构造响应面的结构参数χ = [X1, x2, ...xn]的初始迭代点，记为 X0 = ，初始迭代点取k个组处结构参数的平均值；三、用式(1)计算第j组处结构的响应值元，如下
权利要求
1. 一种基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法，其特征在于基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法是通过以下步骤实现的一、采用正交试验设计方法设计试验，将结构参数X= [X1, X2, ... Xn]按不同水平分为 k组，则第k组的结构参数表示为Xt ，k取整数；二、选定用于构造响应面的结构参数X= [X1, X2, ... Xn]的初始迭代点，记为 X0 = ，初始迭代点取k个组处结构参数的平均值；三、用式(1)计算第j组处结构的响应值A，如下
2.根据权利要求1所述的一种基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法，其特征在于步骤三的式(1)中σ表示结构参数χ = [X1, X2,... xn]范围的半径。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法，其特征在于步骤五中采用相对均方根误差RMSE和决定系数R2判断响应面模型有效性，计算公式分别如式(8)和式(9)所示有效则可将所构造的响应面用于适应度函数的构造，无效则返回步骤一重新进行参数分组及响应面构造。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法，其特征在于步骤八中μ =4时为完全混沌状态，此时CXi在(0，1)范围内遍历。
全文摘要
一种基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法，涉及基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法。解决现有有限元模型修正方法效率低、精度有限问题。将结构参数分组，选初始迭代点，计算响应值，用最小二乘法得响应面模型函数，有效则计算模态频率值，构建适应度函数，按适应度将结构参数分为优解群和劣解群，优解群粒子利用Logistic映射及反映射得原结构参数，再更新得当前新速度和位置并重新计算适应度函数值，劣解群粒子进行变异并计算变异后粒子适应度；确定新一代个体最优和群体最优，满足终止条件则输出最优解，否则继续迭代。将响应面建模和粒子群算法结合对有限元模型进行修正，有效提高修正的效率和精度。
文档编号G06F17/50GK102495932SQ201110415690
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者孔宪仁, 孙兆伟, 宫晓春, 曹喜滨, 王本利, 秦玉灵, 罗文波, 耿云海 申请人:哈尔滨工业大学