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桥梁结构动力有限元模型修正方法的研究与应用
| 论文题名： | 桥梁结构动力有限元模型修正方法的研究与应用 |
| 关键词： | 桥梁结构;动力有限元模型;修正方法;评价标准 |
| 摘要： | 建立精确的基准有限元模型是桥梁结构健康监测系统中安全评定模块的重要内容。通过有限元模型修正，以试验得到的结构振动响应为基准来修改有限元模型的刚度、质量矩阵，可以在一定程度上减小有限元模型和实际结构之间由于施工中误差、材料参数的不确定性、边界条件的不恰当模拟或简化以及有限元模型固有的离散误差等原因造成的差别。目前学者们提出了很多模型修正方法，本文针对其中三种主要的方法在桥梁结构中的应用展开研究，分析并对比各方法的特点、优势和劣势，并对一座实际大跨斜拉桥结构进行了模型修正，本文主要研究内容包括： 1)针对基于经典优化方法的模型修正，提出了基于响应面模型的改进可行方向法和序列二次规划法相结合的两步优化策略，并介绍了相关的优化理论；针对基于神经网络的模型修正，介绍了径向基网络在模型修正中应用的原理，讨论了训练样本的生成和规格化，以及在Matlab中建立RBF网络和网络参数优选等问题；针对基于遗传算法的模型修正，介绍了多岛遗传算法的原理，讨论了编码位串长度确定、遗传算子控制参数选择等问题。 2)利用ANSYS10.0的参数化设计语言(APDL)建立了一座刚构－连续梁桥参数化有限元模型，用于模型修正方法的检验，并讨论了基于灵敏度分析的参数优选、目标函数选择等问题。确定了待修正参数，并设计了七种计算工况，通过三级评价标准来综合评价模型修正方法的特点。 3)通过对刚构－连续梁桥模型的修正计算，分别得到了三种修正方法在七种工况下的修正结果，分析了各方法在不同模态信息量、不同参数选取情况和不同的噪声水平下的特点，并通过三种方法之间的横向对比，总结了不同情况下各方法之间相互的优势和劣势，以期作为实际应用中的参考。 4)采用模态子结构方法分步对滨州黄河公路斜拉桥进行了模型修正：首先通过对整桥的模态分析，提取了中塔模态子结构，采用序列二次规划法对中塔子结构进行修正，然后采用多岛遗传算法对桥面系结构进行了修正，得到了更加接近真实结构的有限元模型，并通过分析认为扭转模态和高阶模态识别精度低可能是导致某些模态频率误差修正效果不明显的原因。 |
| 作者： | 李健 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 欧进萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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