大型土木工程結(jié)構(gòu)(如海洋平臺)在其服役期間,長期受到各種環(huán)境載荷作用,損傷不可避免。基于振動響應(yīng)的大型結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)對于確保海洋平臺結(jié)構(gòu)安全具有重大工程意義。海洋平臺長期服役在惡劣的海洋環(huán)境中,并受到各種載荷的交互作用,結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生各種形式的損傷,使結(jié)構(gòu)的承載能力下降,嚴(yán)重的還會導(dǎo)致平臺失效。發(fā)展有效的損傷檢測技術(shù)對避免海洋平臺災(zāi)難性事故的發(fā)生十分關(guān)鍵。海洋平臺模型修正技術(shù)為動力分析。模態(tài)測試及損傷檢測提供準(zhǔn)確的有限元模型,也是一項非常關(guān)鍵的技術(shù)。結(jié)構(gòu)損傷識別是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的核心內(nèi)容,大多數(shù)損傷識別技術(shù)需要在精確的有限元模型基礎(chǔ)上進(jìn)行。然而,現(xiàn)役海洋平臺所處的環(huán)境復(fù)雜,傳感器布置困難;以及各種理論的人為假設(shè)。邊界條件的近似性。節(jié)點連接剛度的理想化等因素的影響,使得理論的有限元模型與真實結(jié)構(gòu)之間存在著較大的差異。模型修正技術(shù)就是在這個問題的基礎(chǔ)上提出來的,模型修正技術(shù)依靠結(jié)構(gòu)實測數(shù)據(jù)來修正理論的有限元模型,使之與實際結(jié)構(gòu)相吻合;此外,模型修正技術(shù)能優(yōu)化結(jié)構(gòu)建模過程,減少人力。物力,提高經(jīng)濟(jì)效益。因此,如何有效地修正結(jié)構(gòu)的有限元模型具有重要的意義。 本文主要進(jìn)行了以下兩方面的工作: (1)雖然在傳統(tǒng)的有限元建模方法中,常常是假設(shè)鋼架結(jié)構(gòu)的連接是剛性的,但這是不符合實際的。本文用半剛性連接來模擬節(jié)點不完全約束的情況,提高了有限元模型修正的準(zhǔn)確度。為了識別連接剛度和修正有限元模型,首先應(yīng)用擴(kuò)展后的交叉模態(tài)應(yīng)變能法(CMSE)估計連接剛度。以一個四層框架結(jié)構(gòu)為例,進(jìn)行參數(shù)估計和模型修正,證明CMSE方法的有效性。最后數(shù)值算例的結(jié)果表明:擴(kuò)展后的CMSE方法可以較好的進(jìn)行半剛性連接節(jié)點的模型修正和連接剛度估計。 (2)針對模態(tài)信息空間不完備問題,比較基于不同縮階方法的交叉模型交叉模態(tài)(CMCM)迭代修正方法的優(yōu)劣。通過一個海洋平臺結(jié)構(gòu)的數(shù)值算例,分別假設(shè)了7種損傷工況,為了體現(xiàn)損傷的隨機(jī)性,這7種損傷工況包括單損傷工況和多損傷工況,且各單元的損傷程度也各不相同。然后基于縮階方法的CMCM迭代修正方法進(jìn)行修正,比較修正前后的剛度系數(shù)差異和頻率差異,最后總結(jié)出基于IOR縮階方法的CMCM模型修正方法在本章的數(shù)值算例中模型修正效果一直是最好的,修正前后的頻率能保持一致,修正前后的剛度系數(shù)也較好的吻合�？梢娫摲椒ㄟm宜實際工程結(jié)構(gòu)中的各種損傷工況的有限元模型修正。為現(xiàn)役海洋平臺的安全檢測。健康評估及服役年限提供了有力的科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：P75
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 模型修正理論及分類
        1.2.2 矩陣型修正方法
        1.2.3 設(shè)計參數(shù)型修正方法
        1.2.4 基于頻率響應(yīng)函數(shù)的修正方法
        1.2.5 基于遺傳算法的修正方法
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 研究內(nèi)容
2 基于振動檢測的模型修正理論與方法
    2.1 有限元模型修正方法
        2.1.1 矩陣型法
        2.1.2 元素型法
        2.1.3 子矩陣型法
        2.1.4 設(shè)計參數(shù)型法
    2.2 模型修正中存在的若干關(guān)鍵問題
        2.2.1 自由度匹配技術(shù)
        2.2.2 相關(guān)性分析
        2.2.3 模型誤差定位技術(shù)
        2.2.4 修正參數(shù)選擇
        2.2.5 節(jié)點及邊界條件的確定
        2.2.6 模型修正技術(shù)的有效性檢驗
    2.3 本章小結(jié)
3 基于振動檢測的模型修正方法
    3.1 交叉模態(tài)應(yīng)變能法（CMSE）修正節(jié)點半剛性連接
        3.1.1 交叉模態(tài)應(yīng)變能法理論
        3.1.2 節(jié)點是半剛性連接的梁單元
        3.1.3 估計節(jié)點半剛性連接剛度
    3.2 交叉模型交叉模態(tài)（CMCM）模型修正方法的理論研究
        3.2.1 交叉模型交叉模態(tài)（CMCM）方法理論
        3.2.2 模型縮階技術(shù)
    3.3 基于模型縮階的CMCM 方法
    3.4 本章小結(jié)
4 數(shù)值算例
    4.1 交叉模態(tài)應(yīng)變能（CMSE）估算半剛性連接節(jié)點剛度
    4.2 交叉模型交叉模態(tài)修正海洋平臺數(shù)值算例
    4.3 本章小結(jié)
5 全文總結(jié)與前景展望
    5.1 本文主要研究工作總結(jié)
    5.2 本文的創(chuàng)新點
    5.3 研究工作及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷
發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

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本文編號：2875118