连续体结构裂纹识别的Kriging代理模型求解策略
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北京卫星环境工程研究所,大连理工大学 工程力学系 结构分析国家重点实验室 大连 116023,大连理工大学 工程力学系 结构分析国家重点实验室 大连 116023

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国家九七三计划2011CB706504资助项目


Strategy for crack identification of continuum structure based on Kriging surrogate model
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    摘要:

    本文提出了一种基于代理模型的裂纹识别方法,利用初始样本构造Kriging代理模型,建立裂纹模型参数与结构响应的关系,来代替结构的原有的结构参数与动力响应关系,最大程度地减少了反演优化迭代过程中反复网格剖分和冗繁的有限元计算次数。使用最优设计加点准则进行代理模型修正,以改进初始代理模型的准确性。为了识别连续体结构上的裂纹模型参数,采用随机粒子群优化方法搜索代理模型多极值域下的全局最优解。数值算例对具有裂纹的悬臂梁和板结构进行了裂纹识别。结果表明,该方法能有效地识别裂纹参数,并且具有良好的抗噪性能。此外,初始样本数量对裂纹识别效率及识别结果的影响也进行了讨论。

    Abstract:

    A method of crack identification based on a Kriging surrogate model is presented in this paper. The initial samples are used to construct the initial Kriging model which characterizes the relationship between the crack parameters and their corresponding structural dynamic responses, instead of the dynamical input and output relation for avoiding re-meshing process at every iterative step of optimization and the time-consuming FE calculation. To improve the accuracy of the surrogate model, an optimal point-adding process is carried out to reduce computational cost. For identifying crack parameters based on the constructed Kriging model, a robust stochastic particle swarm optimization (SPSO) algorithm is adopted for enhancing the global searching ability. Numerical studies of cantilever beam and plate with a crack are performed. The effectiveness and noise immunity of this method are demonstrated by the identified results. In addition, the effects of initial sampling size on the identification efficiency and the precision of the identified results are also investigated.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

高海洋,郭杏林,韩放.连续体结构裂纹识别的Kriging代理模型求解策略[J].振动工程学报,2013,26(6).[GAO Hai-yang, and. Strategy for crack identification of continuum structure based on Kriging surrogate model[J]. Journal of Vibration Engineering,2013,26(6).]

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  • 收稿日期:2012-04-05
  • 最后修改日期:2013-12-05
  • 录用日期:2013-09-29
  • 在线发布日期: 2014-05-07
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