本文關鍵詞：基于響應面技術的橋梁結構有限元模型修正方法研究

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【摘要】：隨著有限元建模方法在橋梁工程領域的應用,一個精準的有限元模型對于橋梁結構健康監(jiān)測、承載力分析評估以及結構損傷識別等有著關鍵性的作用。通常依照橋梁結構設計施工圖紙和規(guī)范建立的有限元模型不可避免的會對結構的材料屬性、邊界條件等進行簡化和假設,這樣導致所建立的有限元模型與實際結構存在一定的差異,難以確保分析結果的準確性與真實性。有限元模型修正就是通過對結構的設計參數進行修正,使得修正后的有限元模型能夠真實的反映橋梁的實際狀態(tài)。綜合各類有限元模型修正方法的優(yōu)缺點,本文采用基于響應面技術的有限元模型修正方法,該方法不僅迭代計算量小、模型修正的效率高,而且修正后的有限元模型能夠作為結構狀態(tài)評估、損傷識別等的基準模型。本文在搜集有關有限元模型修正理論及響應面技術的基礎上,對有限元模型修正理論進行簡明的闡述,著重介紹了在有限元模型修正過程中遇到的幾個關鍵問題:相關性分析、修正參數的選取、目標函數的建立與優(yōu)化分析。繼而對響應面技術在有限元模型修正中的應用進行了闡述,重點對基于響應面技術的有限元模型修正方法的每個步驟做了詳細的介紹。然后對一根數值簡支梁模型進行了模型修正與損傷識別的應用,證實了該方法的正確性與可靠性。最后,以黃弓大橋為工程背景,運用ANSYS建立黃弓大橋的初始有限元模型,以黃弓大橋靜、動載試驗的實測頻率和撓度作為目標響應,采用基于響應面技術的有限元模型修正方法對其進行了修正,修正的誤差在2%以內,并利用黃弓大橋靜載試驗的其他工況和動載試驗所測試的第三階頻率作為靜動力響應的驗證,驗證的結果誤差均較小,證實了該方法在工程應用方面的可行性與可靠性。
【關鍵詞】：有限元模型修正 ANSYS 響應面法 Design-Expert 中心復合設計 荷載試驗
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 有限元模型修正的研究現狀9-14
• 1.2.1 直接法10-11
• 1.2.2 靈敏度法11-13
• 1.2.3 響應面法13-14
• 1.3 研究的目的及意義14-16
• 1.4 本文的主要內容16-17
• 第二章 有限元模型修正技術的基本理論17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 反問題概述17-20
• 2.2.1 反問題的描述與分類17-18
• 2.2.2 力學系統的反問題18-19
• 2.2.3 反問題的難點19-20
• 2.3 有限元模型修正的關鍵問題與基本過程20-24
• 2.3.1 有限元模型20-21
• 2.3.2 相關性分析21-22
• 2.3.3 修正參數22-23
• 2.3.4 目標函數與優(yōu)化分析23
• 2.3.5 有限元模型修正的基本過程23-24
• 2.4 本章小結24-25
• 第三章 基于響應面技術的有限元模型修正方法25-33
• 3.1 引言25
• 3.2 基于響應面技術的有限元模型修正步驟25-27
• 3.3 試驗設計27-29
• 3.3.1 中心復合試驗設計27
• 3.3.2 正交試驗設計27-28
• 3.3.3 均勻設計28-29
• 3.4 參數篩選及顯著性檢驗29
• 3.5 響應面函數的選取與響應面的擬合29
• 3.6 響應面模型的精度檢驗29-30
• 3.7 優(yōu)化求解30-32
• 3.7.1 序列二次規(guī)劃算法30-32
• 3.7.2 混沌粒子群算法32
• 3.8 本章小結32-33
• 第四章 數值模型算例與驗證33-45
• 4.1 簡支梁數值算例33
• 4.2 特征值選取和參數篩選33-36
• 4.3 有限元模型修正36-41
• 4.3.1 試驗設計36-38
• 4.3.2 顯著性檢驗及響應面擬合38-40
• 4.3.3 優(yōu)化求解40-41
• 4.4 有限元模型修正的應用—損傷識別驗證41-44
• 4.4.1 損傷識別響應面模型建立41-42
• 4.4.2 損傷識別過程及結果42-44
• 4.5 本章小結44-45
• 第五章 黃弓大橋有限元模型修正45-74
• 5.1 工程概況及有限元建模45-47
• 5.2 黃弓大橋靜、動載試驗47-54
• 5.2.1 靜載試驗47-52
• 5.2.2 動載試驗52-54
• 5.3 黃弓大橋有限元模型修正54-66
• 5.3.1 試驗設計54-59
• 5.3.2 參數顯著性檢驗59-61
• 5.3.3 響應面擬合61-64
• 5.3.4 優(yōu)化求解64-66
• 5.4 結構靜、動力響應驗證66-73
• 5.5 本章小結73-74
• 第六章 結論與展望74-76
• 6.1 結論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻76-79
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文79-80
• 致謝80

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

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本文編號：808404