(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111404120.4 (22)申请日 2021.11.24 (71)申请人 东北大学 地址 110000 辽宁省沈阳市和平区文化路3 号巷11号 (72)发明人 汪博　徐成　孙伟　马辉　 (74)专利代理 机构 北京集智东方知识产权代理 有限公司 1 1578 代理人 陈攀 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06N 3/12(2006.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种卡箍管路系统力学参数辨识方法 (57)摘要 本发明适用于机械结构动力学技术领域， 提 供了一种卡箍管路系统力学参数辨识方法， 包 括： 步骤一： 构建路卡箍系统有限元模型， 使用 Timoshenko梁理论进行有限元建模， 忽略其轴向 平动和扭转； 步骤二： 构建管路卡箍系统动力学 方程； 步骤三： 设计管路卡箍系统管体刚度； 步骤 四： 设计系 统管路模拟阻尼； 本发明基于Pareto 多目标遗传算法改进的优化方法， 分别以频率偏 差和频响函数偏差为目标函数， 以静态滞回实验 测试获得的卡箍静刚度和静阻尼的大致范围为 约束条件， 辨识出管路卡箍系统中卡箍的力学特 性； 同时， 该方法剔除了现有辨识技术中辨识出 的卡箍刚度和阻尼对 频率的依赖性， 利用反推辨 识方法精确地辨识出系统关键连接部件的力学 特性。 权利要求书3页 说明书8页 附图9页 CN 113901698 A 2022.01.07 CN 113901698 A 1.一种卡箍管路系统力学参数辨识方法， 其特 征在于， 包括： 步骤一： 构建路卡箍系统有限元模型， 使用Timoshenko梁 理论进行有限元建模， 忽略其 轴向平动和扭转， 得其刚度矩阵， 如公式(1)， 得其阻尼矩阵， 如公式(2)， 若管体刚度矩阵为Kguan， 管体阻尼矩阵为Cguan， 则总系统刚度矩阵和总阻尼矩阵可表达 为如公式(3)、 (4)所示； K＝Kk+Kguan                  (3) C＝Ck+Cguan                   (4) 步骤二： 构建管路卡箍系统动力学 方程， 设初始条件为0， 如公式(5)所示， Mx+Cx+Kx＝0                    (5) 其中， M—系统总质量矩阵； C—系 统总阻尼矩阵； K—系 统总刚度矩阵； 阻尼矩阵C包括 两部分： 管路阻尼和卡箍阻尼； 步骤三： 设计管路卡箍系统管体刚度； 其刚度矩阵如公式(6)所示： 步骤四： 设计系统管路模拟阻尼， 使用Rayleigh阻尼来模拟， 如公式(7)所示， Cguan＝α M+β K                  (7) 其中， α 和β 为Rayleigh阻尼系数； α 和β 可由公式(8)和公式(9)求得， 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113901698 A 2其中， ζ1和 ζ2为1阶和2阶的结构阻尼比； ω1和ω2为1阶和2阶的的固有频率(单位： rad/ s)； 下标数字1， 2不一定指代前两阶， 而是由感兴趣的分析范围的最小值和最大值而定； 本 次模拟使用前两阶。 2.如权利要求1所述的卡箍管路系统力学参数辨识方法， 其特 征在于， 还包括： 步骤五： 设计系统位移频响函数Hs(w)， 如公式(10)所示， 其中， ω为外部激振频率， ωr为第r阶系统固有频率， ζr为系统第 r阶模态阻尼比， n为计 算的模态数， φ为由n阶振型向量组成的振型矩阵。 3.如权利要求1所述的卡箍管路系统力学参数辨识方法， 其特 征在于， 还包括： 步骤六： 将位移频响函数转 化为加速度频响函数函数Ha(w)， 如公式(1 1)所示， 4.如权利要求1所述的卡箍管路系统力学参数辨识方法， 其特 征在于， 还包括： 步骤七： 引入Pareto多目标辨识算法， 其 辨识过程如公式(12)、 (13)所示， 其中， fi(x)是待优化的目标函数， x为待优化的变量； 约束条件： x的上限及下限分别 为 lb和ub,Aeq和beq构成了x的线性 等式约束， A和b构成了x的线性 不等式约束。 5.如权利要求1所述的卡箍管路系统力学参数辨识方法， 其特 征在于， 还包括： 步骤八： 构建卡箍刚度辨识算法， 由模态实验和仿真分析获得各阶的固有频率， 基于两 者频率差比构造Pareto刚度算法目标函数， 如公式(14)所示， 其中， f1， f2…fi为实验获得的模态频率， fm1， fm2…fmi为仿真获得的频率； 约束条件设为 刚度K的范围， 如公式(15)所示， lb≤K≤ub                   (15)。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113901698 A 3