本文關(guān)鍵詞： 健康監(jiān)測(cè) 非線性系統(tǒng) 動(dòng)力響應(yīng) 荷載識(shí)別 模型修正方法　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：作為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要組成部分之一,系統(tǒng)識(shí)別技術(shù)正在被眾多的學(xué)者所關(guān)注。在實(shí)際工程中,外荷載激勵(lì)通常都是未知的,能否正確估計(jì)外激勵(lì)的形式和大小直接決定了系統(tǒng)識(shí)別的精度。另一方面,非線性現(xiàn)象在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中普遍存在,對(duì)非線性結(jié)構(gòu)采用線性模型進(jìn)行仿真分析將不可避免地引入誤差。因而,本文針對(duì)非線性系統(tǒng),對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載識(shí)別。本文首先研究了結(jié)構(gòu)中典型的非線性特性,及非線性分析方法。第一,對(duì)存在非線性構(gòu)件的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研究了等價(jià)線性化方法,將非線性系統(tǒng)等價(jià)成為一個(gè)線性系統(tǒng)來(lái)求解結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng),并用于系統(tǒng)識(shí)別。第二,本文針對(duì)剛度—位移非線性關(guān)系以及應(yīng)力—應(yīng)變非線性關(guān)系,推導(dǎo)了這兩種非線性條件下結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析方法,求解了兩種非線性條件下結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)用于系統(tǒng)識(shí)別。最后,采用數(shù)值算例驗(yàn)證了上述兩種非線性分析方法分析結(jié)果的正確性與精確度。并應(yīng)用ANSYS軟件建立了一段90m長(zhǎng)的地鐵隧道模型,對(duì)此模型進(jìn)行了非線性分析,研究了此模型在線性條件下和非線性條件下各部位的位移,討論了土體非線性對(duì)整體隧道結(jié)構(gòu)的影響。本文研究了一種基于模型修正理論的系統(tǒng)外荷載的識(shí)別方法。在狀態(tài)空間域內(nèi),將系統(tǒng)外荷載轉(zhuǎn)化為切比雪夫正交多項(xiàng)式,通過(guò)識(shí)別切比雪夫正交項(xiàng)的系數(shù),從而完成對(duì)系統(tǒng)外荷載的識(shí)別。應(yīng)用該荷載識(shí)別理論完成非線性系統(tǒng)荷載識(shí)別方法的研究。本文針對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)非線性特性,研究了非線性系統(tǒng)的荷載識(shí)別方法,避免傳統(tǒng)方法采用線性模型模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)帶來(lái)的誤差,為實(shí)際工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識(shí)別提供了一個(gè)新的思路。
[Abstract]:As one of the important components of structural health monitoring, system identification technology is being paid attention by many scholars. In practical engineering, external load excitation is usually unknown. The accuracy of system identification is directly determined by whether or not the form and magnitude of external excitation can be correctly estimated. On the other hand, nonlinear phenomena generally exist in practical engineering structures. It is inevitable to introduce errors into the simulation analysis of nonlinear structures by using linear model. Therefore, the load identification for nonlinear systems is carried out in this paper. Firstly, the typical nonlinear characteristics of structures are studied in this paper. First, the equivalent linearization method is studied for structural systems with nonlinear components. The nonlinear system is equivalent to a linear system to solve the structural dynamic response and be used for system identification. In this paper, according to the nonlinear relationship between stiffness and displacement and the nonlinear relation between stress and strain, the dynamic analysis method of structure under these two nonlinear conditions is derived, and the dynamic response of the structure under two nonlinear conditions is solved for the identification of the system. Numerical examples are used to verify the correctness and accuracy of the above two nonlinear analysis methods. A 90m long subway tunnel model is established by using ANSYS software, and the nonlinear analysis of the model is carried out. The displacement of each part of the model under linear and nonlinear conditions is studied. In this paper, the influence of soil nonlinearity on the whole tunnel structure is discussed. In this paper, a method of identifying system external loads based on model modification theory is studied. In the state space domain, the external loads of the system are transformed into Chebyshev orthogonal polynomials. By identifying the coefficients of the Chebyshev orthogonal term, the identification of the external loads of the system is completed. The load identification method of the nonlinear system is studied by using the load identification theory. In this paper, the nonlinear characteristics of the actual structure are studied. The load identification method of nonlinear system is studied to avoid the error caused by the traditional linear model to simulate the actual structure, which provides a new idea for the practical engineering structural system identification.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU317

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本文編號(hào)：1497471