Actualización de Modelo de Elementos Finitos de Alta Precisión de una Estructura Enmarcada Basada en Método de Superficie de Respuesta y Modificación por Partición
Autores: Zhu, Qingyu; Han, Qingkai; Liu, Jinguo; Yu, Changshuai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Actualización de Modelo de Elementos Finitos de Alta Precisión de una Estructura Enmarcada Basada en Método de Superficie de Respuesta y Modificación por Partición
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Actualización de modelos de elementos finitos
Modelo de superficie de respuesta
Algoritmo genético
Estación espacial
Estantes para experimentos científicos
Parámetros modales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se propone un método de actualización de modelos de elementos finitos (FEMU) basado en el modelo de superficie de respuesta (RSM) y el algoritmo genético (GA) para establecer un modelo de elementos finitos (FE) de alta precisión de los estantes de experimentos científicos de la estación espacial. Primero, se establecen los modelos FE sólidos y mixtos finos, respectivamente, y se realiza una comparación de los resultados de las pruebas modales. Luego, se utiliza un diseño experimental ortogonal para analizar la significancia de los parámetros, y se determinan las variables a modificar. Los parámetros de diseño se muestrean mediante el método hiperbólico latino y se sustituyen en el modelo FE para obtener los parámetros modales del estante de experimentos científicos. La relación de mapeo entre los parámetros de diseño y los parámetros modales se ajusta construyendo la función de Kriging, y se establece el RSM. Los parámetros de diseño del estante de experimentos científicos se optimizan mediante GA, y el modelo FE inicial se actualiza, lo que tiene la ventaja de mejorar la eficiencia computacional. Finalmente, el modelo FE actualizado del estante de experimentos se verifica mediante pruebas de barrido de frecuencia y vibración aleatoria. Los resultados experimentales muestran que el enfoque propuesto tiene alta precisión y eficiencia computacional, y en comparación con los resultados de las pruebas, los errores de frecuencia modal del modelo actualizado están dentro del 5%, y los errores de respuesta a la vibración bajo excitación aleatoria del modelo actualizado están dentro del 7%.
Descripción
En este artículo, se propone un método de actualización de modelos de elementos finitos (FEMU) basado en el modelo de superficie de respuesta (RSM) y el algoritmo genético (GA) para establecer un modelo de elementos finitos (FE) de alta precisión de los estantes de experimentos científicos de la estación espacial. Primero, se establecen los modelos FE sólidos y mixtos finos, respectivamente, y se realiza una comparación de los resultados de las pruebas modales. Luego, se utiliza un diseño experimental ortogonal para analizar la significancia de los parámetros, y se determinan las variables a modificar. Los parámetros de diseño se muestrean mediante el método hiperbólico latino y se sustituyen en el modelo FE para obtener los parámetros modales del estante de experimentos científicos. La relación de mapeo entre los parámetros de diseño y los parámetros modales se ajusta construyendo la función de Kriging, y se establece el RSM. Los parámetros de diseño del estante de experimentos científicos se optimizan mediante GA, y el modelo FE inicial se actualiza, lo que tiene la ventaja de mejorar la eficiencia computacional. Finalmente, el modelo FE actualizado del estante de experimentos se verifica mediante pruebas de barrido de frecuencia y vibración aleatoria. Los resultados experimentales muestran que el enfoque propuesto tiene alta precisión y eficiencia computacional, y en comparación con los resultados de las pruebas, los errores de frecuencia modal del modelo actualizado están dentro del 5%, y los errores de respuesta a la vibración bajo excitación aleatoria del modelo actualizado están dentro del 7%.