Кафедра
математического моделирования систем и процессов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Образование - это то, что остается, когда забываешь все, что изучал в школе. (Альберт Эйнштейн)

15 мая 2020 года на научном семинаре кафедры состоится представление диссертации Новикова Павла Игоревича

«Идентификация параметров жесткости математических моделей конструкций на основе минимизации расхождений расчетных и натурных динамических характеристик»

 

Время и место15.30 15 мая 2020 года.

Внимание!!! Семинар проводится дистанционно в формате видео-конференции. Для участия в работе семинара (получения ссылки на on-line трансляцию) необходимо обратиться к организаторам!

 

Аннотация:

  1. По результатам аналитического обзора существующих методик идентификации жесткостных свойств конструктивных элементов конечноэлементных моделей уточнены цель и задачи исследования, формализованы требования к методике.

  2. Разработана методика идентификации жесткостных свойств произвольных пространственных конструкций. Методика программно реализована для стержневых элементов, как важного частного случая. Методику выделяет использование полученных численно и найденных экспериментально частот и форм собственных колебаний (с учётом значимых критериев сравнения), оригинальная формулировка эквивалентной задачи минимизации, применение универсальных многодисциплинарных программных средств (ANSYS MechanicalMATLAB) и всесторонний анализ результатов идентификации. Подход естественным образом распространяется на идентификацию характеристик других типов конструкций (оболочечных, объемных и пр.).

  3. Предложена и показала свою эффективность схема выделения приоритетных направлений минимизации, позволяющая сокращать размерность вектора параметров состояния механической системы без потери значимых результатов идентификации.

  4. В качестве инструментального метода выявления частот/форм собственных колебаний экспериментальных стендов выбран и впервые апробирован для целей идентификации в оцифрованном варианте метод стоячих волн.

  5. Верификация методики выполнена для двух конструктивно различных экспериментальных стендов «Конструктор» (преимущественно стержневая КЭМ) и «Этажерка» (плитно-стержневая КЭМ). Качество идентификации механической системы зависит от количества используемых точек динамических измерений, точности определения компонент векторов форм собственных колебаний (в первую очередь, выявленных инструментально) и доступной для исследования части спектра собственных частот.

  6. Выполнена идентификация четырех из пяти контролируемых состояний стендов. Для стенда «Конструктор» идентифицировано намеренно дефектное (наличие, расположение и “глубина” дефекта) и бездефектное проектное состояние. Для стенда «Этажерка» идентифицировано намеренно дефектное (наличие и “глубина” дефекта) и бездефектное проектное состояние. В части локализации повреждения для стенда «Этажерка» корректно определена повреждённая “колонна”, однако присутствует ошибка локализации по высоте (уровню) выделенной “колонны”.

  7. Предложенные для идентификации три намеренно дефектных состояния стендов характеризуются полным повреждением (разрывом) отдельных стержней стенда, однако обладают различным влиянием на исследуемую часть спектра собственных частот. Расчетные исследования показывают, что наиболее сложный случай повреждения может быть идентифицирован при исследовании расширенной частотной области, включающей более высокие частоты / формы собственных колебаний.

  8. Предложенная методика реализует практическую потребность в разработке математически формализованных методов идентификации конструктивных дефектов и отклонений от проектных значений, которые рассматриваются в виде изменения параметров жесткости отдельных элементов. Получаемые результаты пригодны для использования в расчетном обосновании критериев жесткости конструкции.

  9. Верификация методики на двух реальных, конструктивно различных стендах обеспечивает переход к исследованию большеразмерных зданий и сооружений. Среди направлений совершенствования методики следует выделить подход рационального сокращения точек (объёма) измерений, использование дополнительных типов конечных элементов (оболочечных, объёмных и пр.), разработку схемы регуляризации, повышающей качество и “контрастность” результатов идентификации, отказ от допущения равенства параметров инерционных характеристик расчетной модели и инерционных свойств объекта, а также адаптацию методики для суперэлементного подхода.

Назад