由于幾何尺寸、材料特性和邊界條件的不確定性以及建模過程中簡化處理導致的誤差影響,有限元模型計算結果與實測數(shù)據(jù)之間會不可避免地存在一定的偏差。因此,為使理論計算結果與實測結果能較好吻合,有必要對結構初始有限元模型進行修正。論文以蕪湖袁澤橋為工程背景,基于橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的振動響應數(shù)據(jù),分別采用頻域峰值法及時域隨機子空間方法對該橋的模態(tài)參數(shù)進行了識別;依據(jù)設計資料建立了橋梁的初始有限元模型并通過靈敏度分析得到待修正參數(shù);最后利用不完全二次多項式響應面模型作為初始有限元模型的替代模型,分別結合序列二次規(guī)劃法和遺傳算法實現(xiàn)了有限元模型修正,并對兩種優(yōu)化算法的優(yōu)化效果進行了比較。論文討論的模型修正方法對實橋應用有一定參考價值。論文的主要工作和結論包括:1.詳細介紹了蕪湖袁澤橋的健康監(jiān)測系統(tǒng),基于橋梁健康監(jiān)測的振動響應數(shù)據(jù)分析橋梁的試驗模態(tài)。分別采用峰值法和隨機子空間方法識別了橋梁的模態(tài)參數(shù),即固有頻率。兩種方法識別結果互相吻合,可以保證結果的可靠性。2.根據(jù)蕪湖袁澤橋的設計資料,采用ANSYS軟件建立了橋梁的初始有限元模型,分析了初始有限元模型的理論模態(tài),并分別得到了橋梁的計算頻率和振型特征,為基于橋梁健康監(jiān)測振動響應數(shù)據(jù)的模態(tài)分析結果提供了理論參照。3.通過靈敏度分析選取了 5個待修正參數(shù),靈敏度法與方差分析法相比,雖然理論上可能存在一些不足,但是可以減少響應面方法中進行試驗設計的次數(shù),節(jié)省時間成本。4..經(jīng)過中心復合試驗設計和參數(shù)顯著性檢驗,確定以不完全二次多項式響應面模型作為初始有限元模型的替代模型,在一定程度上可以簡化響應面模型,提高模型修正效率。5.響應面法分別結合序列二次規(guī)劃法和遺傳算法進行模型修正,并比較了兩種優(yōu)化算法的優(yōu)化結果。結果顯示,序列二次規(guī)劃法在收斂速度上優(yōu)于遺傳算法,兩種算法的優(yōu)化結果相當,遺傳算法在理論上具有一定的優(yōu)越性,但是其優(yōu)越性的具體體現(xiàn)還有待研究。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U448.22;U446
【部分圖文】：

設計標準導致結構發(fā)生損傷而坍塌；２００７年廣東九江大橋由于橋墩遭受運沙船撞逡逑擊而坍塌；２００８年汶川百花太橋在地震作用下整體垮塌；２０１０年位于河南欒川的逡逑湯營大橋在洪水沖擊作用下而倒塌。圖１．１是近幾十年來國內(nèi)外具有代表性的橋梁逡逑災害性事故。逡逑通過對國內(nèi)外橋梁安全事故進行總結可以發(fā)現(xiàn)：導致橋梁破壞坍塌的主要因逡逑素包括橋梁結構設計、施工建造等內(nèi)部原因以及超載、洪水、船舶撞擊、地震等逡逑外部原因。橋梁正常運營期間在人為因素和自然因素等條件下難免存在不同程度逡逑的損傷破壞并因此導致部分構件功能的失效。因此，需要對現(xiàn)役和在建橋梁進行逡逑深入的研究，建立完善的橋梁安全保障體系，并采用行之有效的方法對橋梁進行逡逑健康監(jiān)測、損傷識別、安全評估和維護加固，以保證橋梁的安全性、適用性和耐逡逑久性。逡逑隨著計算機技術的快速發(fā)展、傳感器技術的進步以及智能材料的出現(xiàn)，橋梁逡逑健康監(jiān)測系統(tǒng)在實際工程中的價值顯得愈發(fā)重要，并得到了廣泛的研究和應用。逡逑通常情況下，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)主要包括五大子系統(tǒng)，如傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采逡逑集與傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)、安全評估與預警子系統(tǒng)以及用戶界面逡逑子系統(tǒng)等［３Ｈ５］。目前

第一章緒論態(tài)參數(shù)識別方法研究現(xiàn)狀逡逑構動力學問題所探討的是激勵、結構以及響應三者之間的相互關系，控三者分別稱之為輸入、系統(tǒng)和輸出１９］，所涉及的內(nèi)容可用圖１．２所示的框。結構的參數(shù)識別（系統(tǒng)識別）問題是在已知系統(tǒng)的輸入和輸出條件下統(tǒng)的特性，屬于結構動力學的第一類逆問題范疇。參數(shù)識別包括模態(tài)參物理參數(shù)識別兩類。模態(tài)參數(shù)識別是以試驗輸入及輸出數(shù)據(jù)為基礎，然析得到結構模態(tài)參數(shù)（如頻率、振型和阻尼比等）的過程；物理參數(shù)識驗輸入和輸出數(shù)據(jù)的基礎上分析估計系統(tǒng)的各個物理參數(shù)（如剛度、質(zhì)等）的過程Ｄ°］［Ｉ２］。逡逑

在標準梁段縱向每隔３ｍ設置一道，采用工形鋼板梁，高２．２ｍ，頂?shù)装鍖捑鶠椋埃叮担簦�；逡逑挑梁上承上立柱下接下立柱。主梁兩側和飛燕連接處及飛燕和引橋連接處分別設逡逑置一道伸縮縫。橋型布置如圖３．２所示。逡逑飛燕軸線線型為拋物線，吊桿間距為６ｍ。吊桿上端錨固與主拱拱圈上錨箱，逡逑下端錨固于加勁梁挑梁下端。主墩直徑為２ｍ，共８根形成橋群|Щ�，并稗o堆義義蟶杓�，訝渡稊仉H粲謐昕墜嘧⒆�，过渡墩采用三柱式墩身，墩柱直径２．２ｍ，辶x廈扛齠丈硐陸映刑ㄈ鶴。茨Σ磷杓�。辶x希矗埃埃板危保蓿埃板巍五五五危矗埃埃ゅ危義稀觶潁鰨潁簦剩媯椋裕懾遑梗у澹赍�，Ｔ傓}潁蓿潁у義希蕖觶椋蓿櫻裕沐澹殄巍鰣�？＇邋１逦逦邋？逦逦＇邋－邋．邋—逦－辶x希潁潁鑠危蟈錘邋ｉ，，邐＾邋ｉ．邋．．；—ｉ邐４＾、逡逑ｒｎ邐＾ｎｒｌｒｎ＾逡逑，ｊ；邐Ｈ！邋｝＊；邋Ｈｓ邋：ｉ（邐？；？：邐：ｉＪ邋

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本文編號：2811128