为了有效识别工程结构中的螺栓连接松动,防范结构连接失效风险,以应变频响函数(SFRF)作为响应特征指标,提出了一种基于模型修正思想的螺栓连接结构松动识别方法。对含4个螺栓连接的搭接板结构,采用薄层单元描述螺栓连接,分别提取仿真模型和松动损伤结构模型螺栓连接位置的应变频响曲线,拾取频响曲线的特征点并构造目标函数。采用拉丁超立方抽样和径向基函数近似方法,构造了连接参数和目标函数之间的代理模型关系。基于模型修正思想,采用遗传算法对目标函数进行优化,识别模型中连接参数值。通过比较模型的初始连接参数和识别出的参数值,可定量描述结构松动损伤。数值算例结果表明,薄层单元有限元建模方式能较准确地模拟螺栓连接特性,使用代理模型可提高搜索效率,能有效识别螺栓连接结构的松动程度。

提出了采用应变模态置信度为待修正响应特征的有限元模型修正方法。应变模态置信度是评价有限元仿真与试验测试结果相关性的方法,可以为模型修正提供全局的频率误差信息和局部的应变相关性信息。首先,介绍了应变模态和有限元模型修正的相关理论方法;然后,以某航空加筋壁板结构为对象,通过仿真分析和“仿真试验”获得结构的应变模态频率以及对应的应变振型,进一步计算频率误差和应变模态置信度误差;最后,基于两种误差构造模型修正的目标函数,采用遗传算法对目标函数进行优化,修正结构中的待修正参数,并将修正后参数代人模型,验证所提方法的正确性和有效性。结果表明所采用的方法获得的修正后有限元模型具有复现修正响应特征的能力,并且对于未修正频段内的响应也具有较好的预测能力。