【摘要】：有限元分析法已被廣泛的應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)分析中,一個(gè)精準(zhǔn)的有限元模型對(duì)于結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力分析、損傷識(shí)別、健康監(jiān)測(cè)等起著至關(guān)重要的作用。通常依設(shè)計(jì)圖紙建立的初始有限元模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)存在著一定差異,要獲得精準(zhǔn)模型必須對(duì)初始模型進(jìn)行修正。即結(jié)合實(shí)測(cè)的靜動(dòng)載數(shù)據(jù)修正初始模型中的結(jié)構(gòu)參數(shù),使修正后的模型更好的反應(yīng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)。目前常用的基于靈敏度的修正方法存在一定的弊端,如:篩選參數(shù)不準(zhǔn)確、構(gòu)建出病態(tài)的靈敏度矩陣,導(dǎo)致收斂速度慢甚至不收斂等�？紤]到響應(yīng)面法存在較多優(yōu)點(diǎn),本文研究了響應(yīng)面法在橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型靜動(dòng)力修正中的應(yīng)用,該方法不僅計(jì)算量小、修正效率高,而且修正后的模型能夠作為健康監(jiān)測(cè)、損傷識(shí)別等的基準(zhǔn)模型。首先,對(duì)有限元模型修正理論進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述,闡述了有限元模型修正的基本原理,基本過(guò)程,以及模型修正過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。然后對(duì)響應(yīng)面法進(jìn)行了重點(diǎn)介紹,介紹了應(yīng)用響應(yīng)面法進(jìn)行模型修正的基本原理,并對(duì)該方法的每個(gè)步驟進(jìn)行了闡述,其中重點(diǎn)介紹了試驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化算法,詳細(xì)對(duì)比分析了各試驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化算法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件。其次,應(yīng)用響應(yīng)面法,結(jié)合某單梁荷載試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)該單梁初始模型進(jìn)行了靜力修正,其修正結(jié)果證實(shí)了該方法的可行性。最后,以黃弓大橋?yàn)楣こ虒?shí)例,以實(shí)測(cè)的撓度和結(jié)構(gòu)頻率作為響應(yīng)值,采用響應(yīng)面法對(duì)該橋的初始模型進(jìn)行靜動(dòng)力修正,與初始模型計(jì)算值相比,其修正后的計(jì)算值更接近實(shí)測(cè)值,其中修正前后頻率的誤差由10%左右降至1%左右,撓度誤差由20%左右降至2%左右。隨后利用其它工況的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)修正后的模型進(jìn)行驗(yàn)證,其結(jié)果誤差明顯減少,由此驗(yàn)證了運(yùn)用響應(yīng)面法對(duì)有限元模型進(jìn)行靜動(dòng)力修正的可靠性。
[Abstract]:Finite element analysis has been widely used in bridge structure analysis. A precise finite element model plays an important role in static and dynamic analysis, damage identification, health monitoring and so on. The initial finite element model based on the design drawings is usually different from the actual structure, so it is necessary to modify the initial model in order to obtain the accurate model. That is, the structure parameters in the initial model can be corrected by using the measured static and dynamic load data, so that the modified model can better reflect the actual stress state of the structure. At present, there are some drawbacks in the commonly used sensitivity-based correction methods, such as the inaccuracy of screening parameters, the construction of ill-conditioned sensitivity matrix, which leads to slow or even non-convergent convergence rate and so on. Considering the advantages of response surface method, this paper studies the application of response surface method in static and dynamic modification of finite element model of bridge structure. Benchmark model for damage identification, etc. Firstly, the theory of finite element model modification is briefly summarized, and the basic principle, basic process and key problems in the process of model modification are expounded. Then the response surface method is introduced emphatically, and the basic principle of model modification by response surface method is introduced, and each step of the method is described, in which the experimental design and optimization algorithm are emphatically introduced. The advantages and disadvantages and applicable conditions of each experimental design and optimization algorithm are compared and analyzed in detail. Secondly, the response surface method is applied to the static modification of the initial model of a single beam with the measured data of a single beam load test. The result of the correction proves the feasibility of the method. Finally, taking the Huanggong Bridge as an engineering example and taking the measured deflection and structural frequency as the response values, the initial model of the bridge is modified by the response surface method, which is compared with the calculated value of the initial model. The calculated value is closer to the measured value. The error of frequency before and after correction is reduced from about 10% to about 1%, and the error of deflection from about 20% to about 2%. Then the modified model is verified by the measured data of other working conditions, and the error of the result is obviously reduced, which verifies the reliability of the static and dynamic modification of the finite element model by using the response surface method (RSM).
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2330749