本文關(guān)鍵詞：基于響應(yīng)面技術(shù)的橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型修正方法研究

  更多相關(guān)文章： 有限元模型修正 ANSYS 響應(yīng)面法 Design-Expert 中心復合設(shè)計 荷載試驗

【摘要】：隨著有限元建模方法在橋梁工程領(lǐng)域的應(yīng)用,一個精準的有限元模型對于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、承載力分析評估以及結(jié)構(gòu)損傷識別等有著關(guān)鍵性的作用。通常依照橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計施工圖紙和規(guī)范建立的有限元模型不可避免的會對結(jié)構(gòu)的材料屬性、邊界條件等進行簡化和假設(shè),這樣導致所建立的有限元模型與實際結(jié)構(gòu)存在一定的差異,難以確保分析結(jié)果的準確性與真實性。有限元模型修正就是通過對結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)進行修正,使得修正后的有限元模型能夠真實的反映橋梁的實際狀態(tài)。綜合各類有限元模型修正方法的優(yōu)缺點,本文采用基于響應(yīng)面技術(shù)的有限元模型修正方法,該方法不僅迭代計算量小、模型修正的效率高,而且修正后的有限元模型能夠作為結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估、損傷識別等的基準模型。本文在搜集有關(guān)有限元模型修正理論及響應(yīng)面技術(shù)的基礎(chǔ)上,對有限元模型修正理論進行簡明的闡述,著重介紹了在有限元模型修正過程中遇到的幾個關(guān)鍵問題:相關(guān)性分析、修正參數(shù)的選取、目標函數(shù)的建立與優(yōu)化分析。繼而對響應(yīng)面技術(shù)在有限元模型修正中的應(yīng)用進行了闡述,重點對基于響應(yīng)面技術(shù)的有限元模型修正方法的每個步驟做了詳細的介紹。然后對一根數(shù)值簡支梁模型進行了模型修正與損傷識別的應(yīng)用,證實了該方法的正確性與可靠性。最后,以黃弓大橋為工程背景,運用ANSYS建立黃弓大橋的初始有限元模型,以黃弓大橋靜、動載試驗的實測頻率和撓度作為目標響應(yīng),采用基于響應(yīng)面技術(shù)的有限元模型修正方法對其進行了修正,修正的誤差在2%以內(nèi),并利用黃弓大橋靜載試驗的其他工況和動載試驗所測試的第三階頻率作為靜動力響應(yīng)的驗證,驗證的結(jié)果誤差均較小,證實了該方法在工程應(yīng)用方面的可行性與可靠性。
【關(guān)鍵詞】：有限元模型修正 ANSYS 響應(yīng)面法 Design-Expert 中心復合設(shè)計 荷載試驗
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 有限元模型修正的研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 直接法10-11
• 1.2.2 靈敏度法11-13
• 1.2.3 響應(yīng)面法13-14
• 1.3 研究的目的及意義14-16
• 1.4 本文的主要內(nèi)容16-17
• 第二章 有限元模型修正技術(shù)的基本理論17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 反問題概述17-20
• 2.2.1 反問題的描述與分類17-18
• 2.2.2 力學系統(tǒng)的反問題18-19
• 2.2.3 反問題的難點19-20
• 2.3 有限元模型修正的關(guān)鍵問題與基本過程20-24
• 2.3.1 有限元模型20-21
• 2.3.2 相關(guān)性分析21-22
• 2.3.3 修正參數(shù)22-23
• 2.3.4 目標函數(shù)與優(yōu)化分析23
• 2.3.5 有限元模型修正的基本過程23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 基于響應(yīng)面技術(shù)的有限元模型修正方法25-33
• 3.1 引言25
• 3.2 基于響應(yīng)面技術(shù)的有限元模型修正步驟25-27
• 3.3 試驗設(shè)計27-29
• 3.3.1 中心復合試驗設(shè)計27
• 3.3.2 正交試驗設(shè)計27-28
• 3.3.3 均勻設(shè)計28-29
• 3.4 參數(shù)篩選及顯著性檢驗29
• 3.5 響應(yīng)面函數(shù)的選取與響應(yīng)面的擬合29
• 3.6 響應(yīng)面模型的精度檢驗29-30
• 3.7 優(yōu)化求解30-32
• 3.7.1 序列二次規(guī)劃算法30-32
• 3.7.2 混沌粒子群算法32
• 3.8 本章小結(jié)32-33
• 第四章 數(shù)值模型算例與驗證33-45
• 4.1 簡支梁數(shù)值算例33
• 4.2 特征值選取和參數(shù)篩選33-36
• 4.3 有限元模型修正36-41
• 4.3.1 試驗設(shè)計36-38
• 4.3.2 顯著性檢驗及響應(yīng)面擬合38-40
• 4.3.3 優(yōu)化求解40-41
• 4.4 有限元模型修正的應(yīng)用—損傷識別驗證41-44
• 4.4.1 損傷識別響應(yīng)面模型建立41-42
• 4.4.2 損傷識別過程及結(jié)果42-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第五章 黃弓大橋有限元模型修正45-74
• 5.1 工程概況及有限元建模45-47
• 5.2 黃弓大橋靜、動載試驗47-54
• 5.2.1 靜載試驗47-52
• 5.2.2 動載試驗52-54
• 5.3 黃弓大橋有限元模型修正54-66
• 5.3.1 試驗設(shè)計54-59
• 5.3.2 參數(shù)顯著性檢驗59-61
• 5.3.3 響應(yīng)面擬合61-64
• 5.3.4 優(yōu)化求解64-66
• 5.4 結(jié)構(gòu)靜、動力響應(yīng)驗證66-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻76-79
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 梁鵬;李斌;王秀蘭;王曉光;吳向男;馬旭明;;基于橋梁健康監(jiān)測的有限元模型修正研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];長安大學學報(自然科學版);2014年04期

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本文編號：808404