基于響應面建模和改進粒子群算法的有限元模型修正方法.pdf

1、現(xiàn)代飛行器多采用平臺化、模塊化設計以縮短研制周期，節(jié)約研究經費，新型航天器往往采用對成熟平臺的改進就能完成設計，以適應空間市場的快速發(fā)展?；贛SC/PATRAN的模型修正技術在航空航天領域應用廣泛，目前主要根據工程人員經驗對可能存在誤差的建模部位及結構參數進行多次調整，限制了修正效率和精度?；陧憫娴哪Ｐ托拚椒梢员苊饣谟邢拊哪Ｐ托拚^程中結構參數的每次變化都要調用有限元程序計算從而導致效率低下的缺點，且有限元軟件不易與新興的

2、粒子群算法等優(yōu)化算法結合等缺點。響應面方法和優(yōu)化算法結合進行模型修正，可以有效確定模型誤差所在位置及參數修正值，同時給出各誤差參數間定量的對應關系，還可以通過設定多個修正目標的適應度函數使得修正后模型在多種分析計算方面的性能都得到改善。本文主要從以下三個方面進行了研究：
　　在分析現(xiàn)有粒子群算法運算特點及所存在的缺陷基礎上提出了基于分組控制策略的改進粒子群算法，將粒子按適應度分為優(yōu)解群和劣解群，將優(yōu)解群中的粒子引入混沌搜索機制，增

3、加粒子多樣性；對劣解群中的粒子進行變異，有效幫助其脫離劣解群，增大尋求最優(yōu)解的概率。分析了改進粒子群算法中粒子飛行軌跡和速度的收斂條件，通過計算得到了使得算法收斂的參數取值范圍，為改進算法中各參數的選取提供指導。
　　響應面模型的構成形式是影響響應面精度的主要因素，通過比較各種形式響應面的構成及計算效果，提出了線性—高斯組合核支持向量機響應面，該響應面綜合了一次多項式的線性模擬能力和高斯核的非線性擬合能力，具有良好的計算精度和廣泛

4、的適用范圍。為表示響應面模型中各參數對計算結果的不同影響程度，引進加權思想，通過分析提出了適用于顯式函數的由響應面函數計算各結構參數在各設計點處偏導數作為評價各參數對結構響應影響程度的加權方式和適用于實際工程結構的由分析所得結構參數對響應影響度作評價標準的加權方式，依此構造加權矩陣。加權線性—高斯組合核支持向量機響應面能有效提高分析效率和精度，在選取高斯核中參數σ時，經多次試驗發(fā)現(xiàn)σ取函數設計空間半徑時能取得良好的擬合效果。
　　

5、詳細介紹了基于響應面方法的模型修正過程和基于有限元等方法的模型修正過程的不同，用組合粒子群算法和加權線性—高斯組合核支持向量機響應面對多鋪層碳纖維蜂窩板模型進行修正，通過該例給出了基于響應面方法的模型修正的清晰思路和過程，檢驗了響應面方法修正后的模型在試驗頻段內的復現(xiàn)能力和試驗頻段外的預測能力，并對修正前后模型與基準模型的原點和跨點頻響函數進行對比，證實了修正模型的有效性。將加權線性—高斯組合核支持向量機響應面和分組控制粒子群算法應用于