有限元模型修正方法在工程应用中存在的最大问题是计算效率过低,因为在模型修正的过程中需要反复调用有限元模型进行大量的复杂数据运算。尤其对于大型机械设备结构复杂且涉及各类参数,因此有限元模型庞大,在此考虑通过频响函数结合代理模型方法进行研究。首先针对当前使用最广泛的基于模态参数的模型修正方法,其仅仅依靠对前几阶实测模态频率或者振型对模型进行修正,不能确保有限元模型修正过程中具有足够的精度;其次还存在模态分析与振型不匹配的问题,所以将频响函数引入到模型修正中,不但可以避免模态分析与振型不匹配造成偏差的问题,而且还可以提供更多的可利用数据信息,从而使得模型修正过程具有较高的精度。其次为了提高响应面代理模型修正过程中的精度和效率,使用模态参与度准则和有效独立法分别选取试验激励点和测点位置,通过拉丁超立方抽样方法选取样本点,并通过有限元软件求解其对应的频响函数;再以频响函数作为响应面代理模型的输出响应构造初始响应面模型;然后根据比值型加权方法依照样本点距离目标函数的距离赋值权重,从而对初始响应面代理模型进行改进;再依据三倍方差准则进行离群点剔除,淘汰远离响应面的离群点,从而避免粗大误差的引入,提高响应面代理模型的精度,再结合布谷鸟智能优化算法对构造的目标函数求解修正值;通过一个桁架结构对此方法进行验证以后,将其应用到齿轮箱箱体模型。结果表明,经过改进以后的方法不但在保证计算精度的同时提高了计算效率,而且模型的频响函数虚部和实部曲线与试验模型更加贴合。最后针对齿轮箱这种长期处于高速重载且污染严重的工作环境下工作的机械设备,为了避免其出现裂纹损伤造成安全事故,对其进行健康监测。因此将提出的改进响应面模型修正方法结合经过修正的齿轮箱箱体模型对存在裂纹的箱体进行损伤识别研究。结果看出,当裂纹越浅时,其识别精度就越低。但是考虑到齿轮箱体结构不对称也不均匀、工作环境复杂,而识别以后的结果误差均在5%以下,说明此方法具有很好的应用前景。