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箱型梁桥有限元模型修正方法研究
| 论文题名： | 箱型梁桥有限元模型修正方法研究 |
| 关键词： | 箱型梁桥;族单元法;有限元模型修正;损伤辨识;弯扭自由度耦合 |
| 摘要： | 族单元法(generic element)通过可逆变换针对模型单元矩阵特征值进行修正，在模型参数修正的同时，也实现了模型结构（力学功能）的修正，从而克服了参数修正法与矩阵元素修正法在箱型梁桥等复杂截面结构模型修正过程中的局限性。族单元法通过修正变换矩阵中的参数在保持单元自由度数量、单元矩阵的对称性、质量矩阵的正定性和刚度矩阵的半正定性不变的情况下实现不同单元之间的转换，从而实现对不同箱型截面特性的识别。在损伤辨识方面，族单元法通过修正参数的变化实现了对结构损伤程度的识别。针对箱梁截面非对称损伤，族单元法在修正过程中可以实现从弯扭不耦合的力学模型到弯扭耦合的力学模型的过渡，从而克服刚度折减法的缺点，可以真实地反映对称箱型截面结构由于损伤而在损伤部位截面失去对称性的问题，从而能够更合理地拟合实验数据。利用两阶段模型修正方法，从初始梁单元模型出发通过对参数的修正来拟合箱梁截面构件的不同形式损伤。族单元法对于箱型梁桥模型修正具有独特的优势，可以用于箱型梁桥有限元模型校准与损伤辨识。 本文基于族单元法主要研究了以下内容: (1)利用族单元法，从梁单元模型出发实现了对四自由度与六自由度无损伤结构箱梁的有限元模型校准，实现了对复杂箱梁截面特性的识别。 (2)基于族单元法，针对损伤箱梁模型提出了两阶段模型修正方法，实现了不同损伤形式的箱梁有限元模型修正。同时提出了一种用于单位置损伤结构损伤位置辨识的方法。 (3)针对单位置损伤的单跨简支箱梁分析了修正参数与损伤程度和损伤发生位置之间相关关系，提供了一种通过修正参数判断损伤程度的方法。 (4)采用族单元法从弯扭自由度不耦合梁单元出发通过修正变换矩阵中的特定参数从而实现了弯扭自由度的耦合，从而识别非对称损伤箱梁截面特性，实现对非对称损伤箱梁的有限元模型修正;并针对一端固结一端铰支箱梁研究了损伤位置与所需修正的单元数量关系。 |
| 作者： | 姬兴隆 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张欣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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