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基于Kriging模型的太平湖大桥有限元模型修正
| 论文题名： | 基于Kriging模型的太平湖大桥有限元模型修正 |
| 关键词： | 斜拉桥;混凝土结构;有限元模型;参数修正;Kriging模型 |
| 摘要： | 为了实现桥梁结构的健康监测、损伤识别及状态评估以保证其设计寿命内的安全运营，首先要建立一个满足工程精度要求、反映结构力学特性的基准有限元模型。由于结构的复杂性、建模中的简化与假设以及在分析过程中存在众多的不确定因素，建模之后的有限元模型需要进一步的修正以使得理论预测与实测结果误差在容许范围内，从而更好地起到预测评估的作用。有限元模型修正过程不仅需要满足理论结果和实测结果的对应关系，且修正后的参数还需保证具有明确的物理意义。本文以一座独塔单索面混凝土斜拉桥为工程背景，基于Kriging模型建立了桥梁结构参数与结构响应之间的隐式函数关系，优化迭代过程在Kriging模型中完成，无需代入有限元模型进行计算，过程简洁明确，基于实测数据修正了根据图纸建立的初始有限元模型。 论文的主要研究工作与结论如下: 1.首先介绍了Kriging模型以及相应参数的确定方法，给出应用Kriging模型进行有限元模型修正的具体流程。通过一个数值算例比较了Kriging模型与多项式函数响应面在样本点较少的情况下的修正结果。结果表明:当样本点较少的情况下，Kriging模型拟合的响应面精度更高，可较好地完成模型修正。 2.基于太平湖大桥的设计图纸建立了该桥的初始有限元模型。提取太平湖健康监测系统振动加速度数据并进行了模态参数识别。通过对比发现，初始有限元模型的一阶固有频率误差值超过了18％，故有必要对初始有限元模型进行修正。通过灵敏度分析选取待修正结构参数，采用均匀设计试验设计方法，建立Kriging模型并进行优化算法求解。结果显示:修正后的有限元模型固有频率值与实测结果非常接近，修正后的参数值也较为符合相关文献对太平湖大桥的物理参数值的解释。 3.计算修正前后有限元模型最不利截面处的应力值，从侧面验证了有限元模型修正在工程应用中的重要性与必要性。 |
| 作者： | 孙成 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 张静 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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