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基于响应面法的桥梁结构有限元模型修正与应用
| 论文题名： | 基于响应面法的桥梁结构有限元模型修正与应用 |
| 关键词： | 桥梁结构;有限元模型;响应面法;D-最优试验;混沌粒子群算法 |
| 摘要： | 有限元分析法已被广泛的应用于桥梁结构分析中，一个精准的有限元模型对于结构的静动力分析、损伤识别、健康监测等起着至关重要的作用。通常依设计图纸建立的初始有限元模型与实际结构存在着一定差异，要获得精准模型必须对初始模型进行修正。即结合实测的静动载数据修正初始模型中的结构参数，使修正后的模型更好的反应结构的实际受力状态。 目前常用的基于灵敏度的修正方法存在一定的弊端，如：筛选参数不准确、构建出病态的灵敏度矩阵，导致收敛速度慢甚至不收敛等。考虑到响应面法存在较多优点，本文研究了响应面法在桥梁结构有限元模型静动力修正中的应用，该方法不仅计算量小、修正效率高，而且修正后的模型能够作为健康监测、损伤识别等的基准模型。 首先，对有限元模型修正理论进行了简要概述，阐述了有限元模型修正的基本原理，基本过程，以及模型修正过程中的关键问题。然后对响应面法进行了重点介绍，介绍了应用响应面法进行模型修正的基本原理，并对该方法的每个步骤进行了阐述，其中重点介绍了试验设计和优化算法，详细对比分析了各试验设计和优化算法的优缺点及适用条件。 其次，应用响应面法，结合某单梁荷载试验的实测数据，对该单梁初始模型进行了静力修正，其修正结果证实了该方法的可行性。最后，以黄弓大桥为工程实例，以实测的挠度和结构频率作为响应值，采用响应面法对该桥的初始模型进行静动力修正，与初始模型计算值相比，其修正后的计算值更接近实测值，其中修正前后频率的误差由10％左右降至1%左右，挠度误差由20%左右降至2%左右。随后利用其它工况的实测数据对修正后的模型进行验证，其结果误差明显减少，由此验证了运用响应面法对有限元模型进行静动力修正的可靠性。 |
| 作者： | 陈东 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 杨雅勋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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