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面向桥梁有限元模型修正的超单元虚拟变形法研究
| 论文题名： | 面向桥梁有限元模型修正的超单元虚拟变形法研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;有限元模型修正;虚拟变形法 |
| 摘要： | 实际桥梁结构通常体量庞大，自由度众多，这无疑将降低结构有限元模型修正的计算效率。为了解决这一问题，本文提出了基于超单元虚拟变形法的模型修正算法，并研究了该算法在损伤桥梁模型修正以及桥梁结构精细化建模中的应用。 详细讨论了超单元的缩聚原理与算法基本理论，并分析了杆系单元虚拟变形法的核心理论，重点阐述了超单元子结构虚拟变形的构造与选取方式，提出基于超单元虚拟变形法的桥梁结构有限元模型修正算法，从而在满足计算精度的前提下以降低结构自由度数量并避免重构刚度矩阵的方式提升模型修正的计算效率。 在该算法的理论基础上，重点研究了超单元虚拟变形法在损伤桥梁模型修正以及桥梁结构精细化建模中的两类应用。针对不同实际结构的构造与受力特点，选取主自由度并尽量保留结构主要特征变形，考虑后续模型修正目标的具体内容而合理设置修正参数初值及其阈值，并利用复摄动理论计算结构响应灵敏度，分别建立损伤桥梁的实体超单元虚拟变形法代理模型与组合截面超单元虚拟变形法的精细化桥梁结构代理模型。 以实际桥梁工程为背景，分别将上述两类超单元虚拟变形法代理模型应用于模型修正之中。利用双鸭山卧虹桥这一既有损伤桥梁与长春市“两横两纵”高架桥的实测数据验证该算法的有效性。结果表明：超单元虚拟变形法代理模型的计算效率较高，模型修正效果较好，修正后的有限元模型不仅能精确地表征真实结构受力状态，更为后续结构安全诊断与预警工作提供了理论支持；本文所提出的基于超单元虚拟变形法的模型修正算法适用于解决实体单元与组合截面单元的模型修正问题。 |
| 作者： | 谭志成 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘洋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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