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基于组合函数动力响应面的桥梁有限元模型修正
| 论文题名： | 基于组合函数动力响应面的桥梁有限元模型修正 |
| 关键词： | 桥梁结构;有限元;模型修正;响应面;高斯径向基函数;模态分析 |
| 摘要： | 在桥梁结构静动力分析、状态监测、识别与预测等工程应用中，有限元建模方法已得到广泛而深入的应用。但有限元作为一种理论建模方法可不依赖实际的结构而实现，与实际结构不可避免地存在差异，这将难以保证其分析结果的真实性和准确性。为此，通过一定手段和方法对结构有限元模型进行合理修正显得非常必要。本论文即基于结构有限元模型的修正技术，规避传统参数型修正法调用有限元模型频繁、计算量大的不足，采用动力响应面法对桥梁结构有限元模型的修正进行应用研究。文中构造了一种二阶式-高斯组合径向基函数，经多途径比较、多结构验证，能有效提高响应面拟合能力与修正精度，且具有突出的抗噪声能力。论文工作如下: 1)阐述了基于响应面方法的有限元模型修正基本原理和步骤，对常见的响应面类型、拟合方法和优化算法进行了归纳总结。以简支梁结构算例对多种响应面函数（一阶式-高斯组合径向基函数、二阶多项式、二阶式-高斯组合径向基函数、三阶多项式）的拟合能力、抗噪能力与修正精度进行了比较，表明提出的二阶式-高斯组合径向基响应面函数具有显著的优越性。 2)设计制作了悬臂梁，并进行了室内动力实验，采用二阶式-高斯组合径向基函数拟合动力响应面，基于悬臂梁固有频率测试结果，通过Matlab编写优化算法对目标函数进行求解，对建立的悬臂梁初始有限元模型进行了修正。修正后的有限元模型经结构模态分析验证，证实了该模型修正的可靠性。 3)结合一实际贝雷梁式钢桥，依据设计图纸建立待修正的初始有限元模型，以现场动力试验实测数据为目标，以二阶式-高斯组合径向基函数拟合动力响应面对初始有限元模型进行了修正;经修正后有限元模型进行结构动力响应（动挠度）计算，与现场动载测试结果基本一致，证实了文中所提方法在较为复杂桥梁结构中进行工程应用的有效性。 |
| 作者： | 张松涵 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 高芳清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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