随着时代发展，轻量化设计在柴油机工程中显得尤为重要。机体作为柴油机的核心框架，其设计开发过程中的刚度特性备受关注。
机体刚度并非仅由机面的厚度决定，更重要的是机面的形状。这一理念确保了机体在承受大面积、大力量的部位时，能够通过薄壁强背的设计理念来强化机体强度，从而满足整个机体的强度要求。
目前，行业主流的设计模式是基于有限元法的虚拟样机技术。随着结构有限元分析理论的不断进步，建立一个能够精准反映结构特性的动力模型变得至关重要，这是进行结构损伤识别、响应计算及稳定性分析等工作的基础。
利用有限元方法对实际连续系统进行离散化得到的模型往往并不理想，难以精确地反映实际结构的动力特性。柴油机结构复杂，建模过程中因简化假设、边界条件模拟差异、非结构因素不确定性及人为因素等影响，使得有限元模型与实际存在差异，进而影响计算结果的准确性和可靠性。对模型修正技术进行深入研究显得尤为重要。
为了更准确地模拟和预测柴油机的性能，我们选取了某型柴油机中的机体作为研究对象。结合理论计算与试验研究，我们致力于探索模型修正方法，以提高仿真计算模型的精度，为后续的动力学特性分析奠定坚实的基础。
结构的模型修正技术随着有限元理论的发展而发展，为结构动力学研究带来了新的内涵和方向。该技术建立在有限元建模的基础上，虽因边界条件及分析方法的不同导致修正方法有所差异，但其核心仍依赖于灵敏度分析方法。
学者们指出，有限元模型的不精确因素主要来自三个方面：结构误差、参数误差和阶次误差。针对这些误差，我们采取了两种主要的修正方法：矩阵型修正方法和参数型修正方法。
机体作为柴油机最大的零部件，其铸造而成的复杂结构拥有大量的孔和倒角。在有限元建模过程中，为了控制单元数量，对一些小的孔和倒角进行了简化。所得的有限元模型单元类型为六面体与四面体混合单元，共包含97792个单元。
鉴于模型与实际之间的差异，对机体有限元模型进行验证和修正显得尤为必要。基于柴油机机体的材料参数，我们对有限元网格进行了材料参数设置，并提交给分析软件进行自由模态分析。所得的模态频率和模态振型描述为我们提供了修正的依据。
通过对比分析，我们发现有限元模态分析得到的模态频率中，第1阶相对误差最大，为15.1%。整体误差高于曲轴自由模态分析时的有限元模型结果。从振型分析来看，有限元计算结果与模态试验结果吻合较好，这验证了建模方法的正确性。特别是在1000Hz以内的高阶模态频率误差小于低阶。
根据有限元模型修正理论，我们对机体模型的修正主要采用参数修正方法。这一方法并非对整个机体参数进行修正，而是有针对性地选择部分单元进行修正。这种方法具有一定的物理意义，可以指导工程实际中的结构优化等问题。
图3展示了结合有限元分析软件的机体自由模态分析模型的修正流程。该流程主要包括定义分析类型、定义变量、关联变量与模型、定义响应、定义目标函数和约束以及定义模型修正的控制参数等步骤。在此过程中，正则模态分析是主要的分析类型。
考虑到柴油机机体系统涉及刚度、质量和阻尼三个物理特性，其模态分析的微分方程也相应地反映了这些特性。在模态分析中，我们所关心的响应参数是各阶模态频率。通过试验模态分析得到的机体固有参数主要是模态振型和模态频率。在模型修正时，由于模态振型作为修正目标函数较为困难，因此我们主要以提高模态频率的精确度为目标构造目标函数。根据不同的需求和修正方案，可以构造不同的目标函数。