The present invention provides a sensitivity analysis method for dynamic response of multi-parameter structures with mixed finite and complex variation difference. Aiming at the optimization design of structural dynamics with multi-parameters, the method expands the design parameters from real domain to complex domain, and then carries out dynamic analysis and extracts the analysis results through partial and imaginary perturbations of two different design parameters, respectively. The real part and imaginary part responses are obtained simultaneously, and the dynamic response sensitivity of two design parameters is obtained. The sensitivity analysis of multi-parameter structural dynamic response is realized, which provides a fast and effective method for engineering application of multi-parameter structural dynamic response sensitivity analysis.
【技术实现步骤摘要】
一种混合有限-复变差分的多参数结构动响应灵敏度分析方法
本专利技术属于结构的动力学优化设计领域,尤其涉及一种混合有限-复变差分的多参数结构动响应灵敏度分析方法。
技术介绍
结构参数的动响应灵敏度分析作为基于梯度分析的结构动力学优化设计中的重要环节,表征了结构设计参数对输出响应的影响程度和影响规律。可以利用结构的输出响应构造优化目标,在根据结构动响应的灵敏度分析结果,实现结构动力学优化设计。现有方法可分为理论解析法、有限差分法和复变差分法、半解析法。其中有限差分法和复变差分法理论简单,易于应用。但针对多参数的结构动响应灵敏度分析时,需要针对每个参数进行摄动而增加重分析的计算耗时,分析效率低下。如何在一次分析中实现多个参数的灵敏度分析,减少计算次数,提高灵敏度分析效率和结构动力学优化效率,已成为亟待解决的实际工程问题。
技术实现思路
专利技术目的:针对以上问题,本专利技术提出一种混合有限-复变差分的多参数结构动响应灵敏度分析方法,通过同时构造优化参数的实部摄动和虚部摄动,对具有多个优化参数的结构同时进行灵敏度分析,能够有效提高多参数的结构动响应灵敏度分析效率。技术方案:为实现本专利技术的目的,本专利技术所采用的技术方案是:一种混合有限-复变差分的结构动响应灵敏度分析方法,该方法包括以下步骤:(1)对工程结构进行有限元建模,得到结构动力学控制方程,利用时域积分的数值分析方法,对该方程进行求解得到参数摄动前的动响应;(2)对不同优化参数同时构造有限差分和复变差分摄动量,再将摄动后的参数带入结构动力学控制方程进行动响应求解;(3)提取参数摄动后的结构动响应数据中的实部和 ...
【技术保护点】
1.一种混合有限‑复变差分的结构动响应灵敏度分析方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)对工程结构进行有限元建模,得到结构动力学控制方程,利用时域积分的数值分析方法,对该方程进行求解得到参数摄动前的动响应;(2)对不同优化参数同时构造有限差分和复变差分摄动量,再将摄动后的参数带入结构动力学控制方程进行动响应求解;(3)提取参数摄动后的结构动响应数据中的实部和虚部,同时计算不同参数的动响应灵敏度,并构建结构动响应灵敏度时程曲线。
【技术特征摘要】
1.一种混合有限-复变差分的结构动响应灵敏度分析方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:(1)对工程结构进行有限元建模,得到结构动力学控制方程,利用时域积分的数值分析方法,对该方程进行求解得到参数摄动前的动响应;(2)对不同优化参数同时构造有限差分和复变差分摄动量,再将摄动后的参数带入结构动力学控制方程进行动响应求解;(3)提取参数摄动后的结构动响应数据中的实部和虚部,同时计算不同参数的动响应灵敏度,并构建结构动响应灵敏度时程曲线。2.如权利要求1所述的一种混合有限-复变差分的结构动响应灵敏度分析方法,其特征在于,步骤(1)中,对工程结构进行有限元建模,得到结构的动力学控制方程,利用时域积分的数值分析方法,对该方程进行求解得到参数摄动前的结构动响应,具体步骤如下:(1.1)对工程结构进行有限元建模,得到结构的动力学控制方程:其中,M表示有限元模型的质量矩阵,C表示有限元模型的阻尼矩阵,K表示有限元模型的刚度矩阵,F(t)表示有限元模型所受到的外部激励向量,x(p,t)表示结构的位移响应向量,表示结构的速度响应向量,表示结构的加速度响应向量,p表示设计参数向量;(1.2)利用时域积分的数值分析方法,对该动力学控制方程进行求解,得到参数摄动前的结构动响应,即位移响应、速度响应或加速度响应。3.如权利要求1所述的一种混合有限-复变差分的结构动响应灵敏度分析方法,其特征在于,步骤(2)中,对不同优化参数分别构造实部摄动量和虚部摄动量,再求解摄动后的结构动力学控制方程,具体步骤如下:(2.1)对不同优化参数分别构造有限差分和复变差分摄动量:其中,h,v分别表...
【专利技术属性】
技术研发人员:费庆国,曹芝腑,姜东,朱锐,杭晓晨,陈素芳,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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