Técnica mejorada de iteración de subespacio para análisis modal probabilístico de estructuras estáticamente indeterminadas
Autores: Cao, Hongfei; Peng, Xi; Xu, Bin; Qin, Fengjiang; Yang, Qiuwei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Técnica mejorada de iteración de subespacio para análisis modal probabilístico de estructuras estáticamente indeterminadas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Análisis dinámico estocástico
Modos de vibración
Eficiencia computacional
Método de iteración de subespacio
Análisis modal
Variables aleatorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En el análisis dinámico estocástico de estructuras, la consideración de la aleatoriedad en los parámetros físicos de la estructura requiere el establecimiento de numerosos modelos estocásticos de elementos finitos y el cálculo subsiguiente de sus modos de vibración correspondientes. Cuando se aplica el análisis completo para calcular los modos de vibración para cada muestra del modelo estocástico de elementos finitos, se incurre en un gasto computacional sustancial. Para mejorar la eficiencia computacional, este trabajo presenta un método de iteración de subespacio extendido destinado a determinar rápidamente los parámetros modales de vibración de estructuras estáticamente indeterminadas. La esencia de este método propuesto gira en torno a la construcción eficiente de vectores de base reducida durante el proceso de iteración de subespacio, utilizando perturbación de desmontaje de flexibilidad y el subespacio de Krylov. Este método de iteración de subespacio extendido resulta particularmente ventajoso para el análisis modal de modelos de elementos finitos que incorporan una multitud de variables aleatorias. El método propuesto de análisis modal aleatorio ha sido validado utilizando tanto una estructura de armadura como una estructura de viga. Los resultados demuestran que el método propuesto logra ahorros sustanciales en tiempo computacional. Específicamente, para la estructura de armadura, el tiempo de cálculo del método propuesto es aproximadamente del 1.2% y del 65% del requerido por el método de análisis exhaustivo y el método de aproximación combinada, respectivamente. Para la estructura de viga, en promedio, el tiempo computacional del método propuesto es aproximadamente el 2.1% de un análisis completo y aproximadamente el 48.2% del requisito de tiempo del método de vectores de Ritz. En comparación con los algoritmos existentes de análisis modal estocástico, el método propuesto ofrece una mayor precisión y eficiencia computacional, especialmente en escenarios que involucran análisis aleatorios de alta discreción.
Descripción
En el análisis dinámico estocástico de estructuras, la consideración de la aleatoriedad en los parámetros físicos de la estructura requiere el establecimiento de numerosos modelos estocásticos de elementos finitos y el cálculo subsiguiente de sus modos de vibración correspondientes. Cuando se aplica el análisis completo para calcular los modos de vibración para cada muestra del modelo estocástico de elementos finitos, se incurre en un gasto computacional sustancial. Para mejorar la eficiencia computacional, este trabajo presenta un método de iteración de subespacio extendido destinado a determinar rápidamente los parámetros modales de vibración de estructuras estáticamente indeterminadas. La esencia de este método propuesto gira en torno a la construcción eficiente de vectores de base reducida durante el proceso de iteración de subespacio, utilizando perturbación de desmontaje de flexibilidad y el subespacio de Krylov. Este método de iteración de subespacio extendido resulta particularmente ventajoso para el análisis modal de modelos de elementos finitos que incorporan una multitud de variables aleatorias. El método propuesto de análisis modal aleatorio ha sido validado utilizando tanto una estructura de armadura como una estructura de viga. Los resultados demuestran que el método propuesto logra ahorros sustanciales en tiempo computacional. Específicamente, para la estructura de armadura, el tiempo de cálculo del método propuesto es aproximadamente del 1.2% y del 65% del requerido por el método de análisis exhaustivo y el método de aproximación combinada, respectivamente. Para la estructura de viga, en promedio, el tiempo computacional del método propuesto es aproximadamente el 2.1% de un análisis completo y aproximadamente el 48.2% del requisito de tiempo del método de vectores de Ritz. En comparación con los algoritmos existentes de análisis modal estocástico, el método propuesto ofrece una mayor precisión y eficiencia computacional, especialmente en escenarios que involucran análisis aleatorios de alta discreción.