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基于响应面法的桥梁结构有限元模型静动力修正方法研究
| 论文题名： | 基于响应面法的桥梁结构有限元模型静动力修正方法研究 |
| 关键词： | 有限元模型修正;响应面法;中心复合设计;D-最优设计;静动力测试;桥梁结构 |
| 摘要： | 桥梁结构有限元模型修正是利用频率、位移、应变等测试数据去修改初始有限元模型的刚度、质量等参数，使修正后有限元模型的计算结果与试验或者现场实测结果尽量趋于一致。当前普遍采用的基于灵敏度的有限元模型修正法存在几种弊端，例如其局部灵敏度分析只反映了参数在某设计点处的灵敏度，以它为依据选择参数不尽合理。同时其在迭代过程中需要求解多维非线性问题，计算效率和求解精度问题难以得到保证。考虑到响应面存在的诸多优点，本文对响应面法在结构有限元模型静动力修正技术中的应用进行了研究，提出几种基于响应面法的结构有限元模型修正技术。 首先对有限元模型修正方法进行简要概述，并介绍目前在该领域的国内外研究现状。介绍响应面法的基本理论。继而采用动力测试数据，选取六个对频率响应较大的参数，基于响应面法的方法对一座五跨的刚构-连续组合梁桥的初始有限元模型进行了修正，在该修正中分别考虑了交叉项和不含交叉项的响应面模型对于修正结果的影响。修正结果表明考虑交叉项与否对修正精度的影响不大，但是对修正后参数的取值有一定的影响，故在基于响应面模型修正技术的损伤识别中应予以考虑。经过修正的有限元模型能够真实反映桥梁结构的力学性能，可以作为以后损伤识别和状态评估的基准模型。 提出一种联合运用静动力测试数据、基于响应面的桥梁结构有限元模型静动力修正方法，并利用一刚构-连续组合梁桥——靖远黄河大桥的现场测试数据对其有限元模型进行了修正。其中，实验设计分别采用中心复合设计和D-最优设计，两种实验设计方法得到的有限元模型修正结果对比表明，不同的实验设计方法对修正精度的影响较小，但对修正后参数的取值有较大影响。联合运用静动力测试数据进行有限元模型修正，修正后的计算频率与实测频率更加吻合，偏差在3％以内，修正后结构计算挠度和实测挠度偏差基本在7％以内，而仅利用动力测试数据修正结构的计算挠度和实测挠度偏差基本在15％以上。上述结果表明，联合运用静动力测试数据修正后的有限元模型能更准确地模拟实际桥梁结构的力学性能。 |
| 作者： | 骆勇鹏 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 韩建平;郑建军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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