發(fā)布時間：2018-04-02 03:19

  本文選題：動態(tài)子結構　切入點：自由界面模態(tài)綜合　出處：《福州大學》2014年碩士論文

【摘要】：健康監(jiān)測系統(tǒng)在大型土木工程結構中得到了日益廣泛的應用和發(fā)展,但仍有一些問題未得到解決。比如在搭建大型結構健康監(jiān)測系統(tǒng)時,需要建立具有一定精度的基準模型以進行損傷識別和結構健康狀態(tài)評估,而在修正基準模型過程中,由于參數過多,容易導致計算量太大,優(yōu)化病態(tài)以及迭代不收斂等問題。鑒于此,本文通過研究動態(tài)子結構方法,并將其應用于土木工程結構中,進而研究動態(tài)子結構損傷識別方法。主要完成以下幾方面的工作：1、自由界面模態(tài)綜合法和雙協(xié)調自由界面模態(tài)綜合法在土木工程結構上的應用研究,并分別針對2種模態(tài)綜合方法提出相應的模態(tài)截取準則和子結構劃分原則,以保證良好的綜合精度。研究結果表明子結構的劃分不僅要考慮其幾何形狀和材料特性的影響,若綜合考慮結構各振型反彎點的影響,將獲得更精確的綜合效果。2、數值仿真中選取了一個以實際工程為原型的大跨度連體結構,結果驗證了動態(tài)子結構方法在大型結構上應用的可行性,以及提出的模態(tài)截取準則和劃分原則的正確性,同時也進一步分析了子結構劃分個數對大型結構計算精度及計算效率的影響。3、在傳統(tǒng)的基于靈敏度的模型修正方法基礎上引入了動態(tài)子結構方法,首先基于自由界面模態(tài)綜合方法和雙協(xié)調自由界面模態(tài)綜合方法推導出了結構的特征值和特征向量關于單元參數的靈敏度矩陣表達式,由此建立了基于動態(tài)子結構的模型修正方法。接著與傳統(tǒng)方法相比較,發(fā)現(xiàn)動態(tài)子結構模型修正方法在每個迭代步求取靈敏度矩陣時,只需要對有限個自由度對應的項進行求解,從而將在很大程度上提高計算效率。4、將推導出的基于自由界面模態(tài)綜合的模型修正方法應用于框架結構的損傷識別中。結果表明,與傳統(tǒng)的基于整體結構靈敏度的模型修正方法相比較,采用本文提出的基于自由界面模態(tài)綜合的模型修正方法時收斂將更為穩(wěn)定,且不容易產生誤判,損傷識別能力也相對較優(yōu)。5、通過框架結構損傷識別的算例,證實基于雙協(xié)調自由界面模態(tài)綜合的模型修正方法的損傷識別能力。由于該方法在每個迭代步僅需要在自由度較小的某個子結構中進行求解,從而可以大大減少迭代時間,因而預期這種方法將更適合于具有龐大自由度的大型復雜結構,具有更好的應用前景。
[Abstract]:Health monitoring system has been widely used and developed in large civil engineering structures, but there are still some problems that have not been solved. It is necessary to establish a reference model with certain accuracy for damage identification and structural health assessment. However, in the process of revising the benchmark model, too many parameters will easily lead to too much calculation. In this paper, the dynamic substructure method is studied and applied to civil engineering structures. Then the damage identification method of dynamic substructure is studied. The main work is as follows: 1. The application research of free interface modal synthesis method and double coordinated free interface modal synthesis method in civil engineering structure. The corresponding modal interception criteria and substructure partition principles are proposed for the two modal synthesis methods to ensure good synthesis accuracy. The results show that the substructure partition should not only take into account the effects of geometric shape and material characteristics. If we consider the influence of the reverse bending point of the structure, we can get a more accurate synthetic effect. In the numerical simulation, a large span conjoined structure with actual engineering prototype is selected. The results verify the feasibility of applying dynamic substructure method to large structures, and the correctness of the proposed modal interception criteria and partition principles. At the same time, the influence of the number of substructure partition on the calculation accuracy and efficiency of large structures is also analyzed. The dynamic substructure method is introduced based on the traditional sensitivity based model modification method. Firstly, based on the free interface modal synthesis method and the dual coordinated free interface modal synthesis method, the eigenvalues of the structure and the sensitivity matrix expressions of the eigenvector for the element parameters are derived. Then, compared with the traditional method, it is found that the dynamic substructure model modification method is used to obtain the sensitivity matrix in each iteration step. Only the terms corresponding to the finite number of degrees of freedom need to be solved, which will greatly improve the computational efficiency. Finally, the derived model modification method based on free interface modal synthesis is applied to the damage identification of frame structures. Compared with the traditional model correction method based on the sensitivity of the whole structure, the proposed model correction method based on free interface modal synthesis will converge more stably and will not be prone to misjudgment. The ability of damage identification is also relatively superior. 5. Through the example of frame structure damage identification, The damage detection ability of the model correction method based on double coordinated free interface modal synthesis is confirmed. Since the method only needs to be solved in a substructure with less degree of freedom per iteration step, the iterative time can be greatly reduced. Therefore, it is expected that this method will be more suitable for large and complex structures with large degrees of freedom, and will have a better application prospect.
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU317

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本文編號：1698559