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基于共轭梯度法的梁式桥及桁架损伤识别研究
| 论文题名： | 基于共轭梯度法的梁式桥及桁架损伤识别研究 |
| 关键词： | 共轭梯度法;梁式桥;桁架结构;损伤识别 |
| 摘要： | 目前,我国桥梁建设正进入快速发展期,尤其是随着当前城市的快速发展,城市轨道及公路桥梁的建设也迎来了发展的机遇期。然而,随着桥梁建设步伐的加快,一些老桥超年限、超负荷的运行,给桥梁的安全运行埋下了重大的隐患,所以对老桥的安全检测已是迫在眉睫。 首先,根据结构受损后的频率和模态建立残余力模态向量方程,分别利用广义逆(穆尔-彭诺斯逆)及最小秩方法求解残余力模态向量方程,即求得损伤结构变化刚度矩阵?K,根据该矩阵的稀疏性大致识别结构损伤的位置。其次根据残余力模态向量定义损伤位置指标法,利用该指标识别单元损伤的位置。由于在实际试验中,只能测得有限自由度的响应,所以本文将广义逆、最小秩、损伤位置指标法分别与模态扩阶方法结合识别结构的损伤位置。 根据损伤位置的定位,将正弦移动荷载分别作用在简支梁、三跨连续梁上,测得有限自由度的加速度响应。根据响应数据,利用共轭梯度法(时域方法)和遗传算法结合识别单元的损伤程度。结构损伤识别属于逆问题求解。单一损伤时,只需利用共轭梯度法任意假定初始损伤值,通过迭代,修正刚度参数模型,能得到较好识别效果。多单元损伤时,需将共轭梯度与遗传算法结合,由遗传算法得到的值作为共轭梯度方法的初始值,然后通过迭代求解实现对单元损伤程度的识别。对于桁架结构,不管是单一损伤还是多损伤,仅需要利用共轭梯度法就能较好识别结构的损伤。为模拟实际情况,将噪音引入,检验该混合方法对噪音的抗干扰能力。 为将频域方法与时域方法进行对比,将单元刚度修正法(频域方法)与改进的Guyan缩聚方法相结合,即利用最小二乘法求解简支梁的残余力模态向量方程,得单元刚度损伤因子,由该因子识别梁的损伤位置及程度。由识别结果可知,只需利用梁垂直方向的模态信息,就能很好的识别梁的损伤。加入噪音干扰,对识别结果影响很小,说明该方法对噪音的抗干扰能力较强。从理论上看,本文时域识别方法与频域识别方法都能较好的识别结构损伤。 最后,通过对简支钢梁进行模拟损伤试验,验证本文时域与频域识别方法对钢梁损伤识别的可行性。 |
| 作者： | 朱泽文 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 方有亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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