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基于Tikhonov正则化技术的载荷反求方法研究及其应用
| 论文题名： | 基于Tikhonov正则化技术的载荷反求方法研究及其应用 |
| 关键词： | 汽车;路面激励;载荷反求;Tikhonov正则化 |
| 摘要： | 动态载荷反求是现代工程设计中亟待解决的一个重要问题。准确的掌握激励载荷信息是工程结构可靠性与安全性设计的基础前提，对结构的参数识别、故障诊断以及疲劳寿命估计等具有重要意义。然而工程实际中，因技术或经济条件的限制，系统所受实际载荷往往很难直接测量，而其响应测量相对容易且准确，因而利用结构动态响应与系统信息进行动态载荷反求是一种重要的间接获取激励载荷手段。本文以传统Tikhonov正则化载荷反求法为基础，提出一种改进的迭代优化载荷反求法，将虚拟有限元与模型减缩技术应用于迭代反求过程中的动响应求解，在保证求解精度的前提下，提高载荷迭代反求的计算效率。利用本文提出的载荷优化反求法，结合一种有限元模型减缩及刚柔耦合的整车简易模型，提出一种路面激励反求思路。具体如下: (1)提出一种基于Tikhonov正则化技术的迭代优化载荷反求法。在噪声水平较高的情况下，传统Tikhonov正则化反求法在反求过程中往往表现出过度平滑的副作用，影响反求精度。对此，本文采用迭代的思想，通过响应误差补偿逐步修正载荷信号，使系统的响应逼近于期望响应信号，最终精确反求出载荷信号。理论分析与数值算例表明，该方法相对于传统Tikhonov方法，在保留良好抗噪特点的同时，提高了峰值载荷处的反求精度，整体反求精度更高。 (2)结合虚拟有限元与模型降阶减缩技术，对本文所提出的基于Tikhonov正则化技术的迭代优化载荷反求法进行改进。在对不同的模型减缩方法进行减缩精度等对比分析的基础上，选取合适的减缩技术，对所提取的系统矩阵进行降阶处理，提出一种基于Tikhonov正则化与模型减缩技术的虚拟迭代优化载荷反求方法。该方法能够在保证反求精度的同时，提高工程载荷反求的通用性与计算效率。 (3)结合改进的整车动力学模型，应用本文所研究的迭代载荷反求技术进行路面激励反求。用有限元柔性车架代替传统七自由度整车动力学模型的刚性车架，再通过悬架耦合簧下质量，构建刚柔耦合的整车动力学模型。将本文提出的基于Tikhonov正则化与模型减缩技术相结合的载荷反求方法应用于耦合整车模型系统，反求出车辆行驶的路面激励。验证了该方法适用于复杂的整车模型的路面激励反求，具有较强的工程应用价值。 |
| 作者： | 周守玉 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张邦基 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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