建立了两轮支柱式起落架着陆动力学仿真分析模型,并基于某型飞机的落震试验结果,通过单参数修正和组合参数修正方法,逐步逼近落震试验结果,修正后的着陆分析模型的仿真分析结果与试验结果吻合度较高。通过多个工况的分析与试验结果对比,进一步验证了分析模型的鲁棒性,从而表明着陆分析模型修正结果能够真实反映起落架的动态特性。

以轨道车辆地板组合断面为研究对象,为了获得精确的振动响应计算模型,采用基于模态特征的有限元修正方法,对结构较为复杂的复合材料客室地板进行了有限元模型修正,使用修正后的模型进行模态参数、频响函数的试验和仿真验证,结果表明,在50 Hz以内试验与仿真结果匹配性较好。基于修正后的地板组合断面有限元模型,研究了不同座椅安装方式对地板断面振动响应及传递规律的影响,研究结果与现车的振动规律一致,从理论上验证了现车座椅安装改善方案的合理性。

为了获得机械结构的精确模型,采用以逆响应面的有限元模型修正理论为基础的方法。逆响应面法直接拟合出设计参数(密度、弹性模量等)关于特征参数(固有频率等)的显式表达式,以特征参数目标值带入逆响应面函数得到修正后的设计参数值,相较于响应面法,无需迭代寻优,减少计算工作量。以齿轮轴和磨机传动轴为例,实现了以逆响应面法为基础的有限元模型修正,并计算修正前后模态频率误差,结果显示逆响应面法模型修正效果较优于响应面法,进而验证了逆响应面法在机械结构动力学特性分析中的有效性。

提出将模态频率和有效模态质量构造的残差作为遗传算法的目标函数进行结构动力学有限元模型修正的方法。有效模态质量不但可以为结构动力学响应分析提供一种判断模态贡献程度的方法,而且能够为有限元模型修正提供更多的信息量。介绍了有效模态质量的概念和基于遗传算法的结构动力学模型修正理论,在此基础上采用仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。仿真结果显示,模型修正后参数最大误差为-0.062%,不管是在修正频段内还是修正频段外,频率和有效模态质量的均方误差都小于0.025%。研究表明,使用有效模态质量和遗传算法的结构动力学有限元模型修正是有效可行的。

针对利用附加质量的模型修正方法存在未知修正变量数目过多，修正方程欠定，修改精度无法满足工程应用要求的问题，提出了一种设计参数型修正方法来提高原始方法的修正精度．该方法利用泰勒展开公式，导出质量矩阵和刚度矩阵对设计参数的灵敏度影响矩阵，进而建立以设计参数偏差量为未知数的修正方程．分别用一个长直机翼模型和一个阶梯变截面梁模型为例，进行了该修正算法的验证．两个算例初始引入的局部刚度建模误差为30％-50％，修正后模型的计算误差都小于1％．研究结果表明，本文提出的修正方法大大减少了待求解的未知变量数目，降低了对测试模态数目的要求，提高了算法的修正精度，同时使得修正结果的物理指示意义也更加明确．

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。

精确的高质量有限元模型是进行结构动力学仿真的关键。基于Pro/E软件建立摆线齿轮参数化模型,通过初始有限元模态仿真和试验模态的结果对比,分析差异性原因,利用Hyperworks软件的参数优化功能,建立一个以固有频率的相对误差为修正目标,以结构的弹性模量、密度和泊松比等材料属性为修正参数的动力学优化问题。修正结果表明,摆线齿轮前六阶固有频率的最大相对误差由4.11%降为2.28%,有限元模型精度得到大幅提高,更加真实地反映结构特征,为进一步结构动态响应预测以及动态设计提供准确的模型基础。

为了建立一个能准确反映结构实际状态的有限元模型,提出了一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ（NSGA-Ⅱ）的有限元模型修正方法.首先建立初始有限元模型,基于二次响应面法,得到有效的响应面替代模型,然后采用NSGA-Ⅱ对该模型进行修正,最终建立了满足工程精度要求的可靠的有限元模型.给出了某型塔机有限元模型修正的工程算例,将修正后的计算结果与实测数据相比较,说明了基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法对于有限元模型修正具有理想的效果,修正后的有限元模型能准确反映结构力学特性.

为改善小型多翼离心风机受气体粘性影响导致流动分离加剧的现象，在传统蜗壳型线设计理论的基础上，研究气体粘性力矩对蜗壳壁线分布的影响，并采用动量矩修正方法对其进行改型设计。另外，为真实反映风机内流场分布情况，在标准kε计算模型的扩散项中加入粘性应力作用，使其最高计算误差降低至3%。对比分析改型前后风机数值模拟计算和试验测量结果可知，采用修正的kε模型进行计算发现改型后风机内旋涡强度减小，蜗壳出口靠近蜗舌处流动分离得到改善。试验结果表明：改型风机出口静压提升约25Pa，最大全压效率较原型机提升约10%。同时，由于蜗壳张开度扩大能够抑制流动分离，使蜗舌附近区域的旋涡强度及其影响区域减小，从而使多翼离心风机噪声降低了2.5dB。

结合某型粘滞阻尼器通过流体动力学分析软件Fluent对粘滞阻尼器模型进行了仿真分析。考虑使用中阻尼器硅油黏度随温度变化及活塞自重引起的应力变形等实际情况对模型和仿真进行了调整和修正最终达到了仿真和试验结果误差在5%以内的较高精度要求。研究了活塞长度和间隙等关键参数对间隙式粘滞阻尼器性能的影响尤其是对速度指数和阻尼系数的影响规律。