本文關(guān)鍵詞：基于SHMS的大跨度懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別及有限元模型修正

  更多相關(guān)文章： 大跨度懸索橋 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 非平穩(wěn)風(fēng)特性 模態(tài)參數(shù) 監(jiān)測(cè)環(huán)境因素 有限元模型修正

【摘要】：橋梁結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別和有限元模型修正均是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的主要研究熱點(diǎn),準(zhǔn)確識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)、修正對(duì)應(yīng)的有限元模型可為橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估、損傷識(shí)別及養(yǎng)護(hù)維修奠定基礎(chǔ),為同類橋梁的合理設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)等提供參考。本文以潤(rùn)揚(yáng)懸索橋?yàn)楣こ瘫尘?緊緊圍繞大跨度懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別和有限元模型修正兩個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題,利用該橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(SHMS)實(shí)測(cè)的臺(tái)風(fēng)期間風(fēng)數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)據(jù),開(kāi)展基于SHMS的大跨度懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別及有限元模型修正研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)潤(rùn)揚(yáng)懸索橋橋址區(qū)實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)非平穩(wěn)風(fēng)特性分析。依托于該橋SHMS記錄的實(shí)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù),以“麥莎”和“韋帕”臺(tái)風(fēng)為研究對(duì)象,分別基于平穩(wěn)和非平穩(wěn)風(fēng)速模型得到了對(duì)應(yīng)的平均風(fēng)速、紊流強(qiáng)度、紊流積分尺度和紊流功率譜密度等風(fēng)特性,并將兩種模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果表明,臺(tái)風(fēng)期間實(shí)測(cè)風(fēng)速表現(xiàn)出明顯的非平穩(wěn)特性,此時(shí)非平穩(wěn)風(fēng)速模型在刻畫風(fēng)特性時(shí)具有更好的適用性。(2)基于三類典型方法的大跨度懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別對(duì)比研究。利用潤(rùn)揚(yáng)懸索橋SHMS采集的臺(tái)風(fēng)期間的主梁振動(dòng)數(shù)據(jù),分別采用平均正則化功率譜方法(ANPSD)、隨機(jī)子空間法(SSI)和希爾伯特黃變換法(HHT)識(shí)別大橋主梁模態(tài)參數(shù),并將識(shí)別結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,以評(píng)判三種方法對(duì)該橋進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別的適用性。研究結(jié)果表明,臺(tái)風(fēng)期間主梁實(shí)測(cè)加速度響應(yīng)表現(xiàn)出明顯的非平穩(wěn)特性,HHT方法適用于非平穩(wěn)信號(hào)的處理,且就本案例而言,基于該方法識(shí)別的模態(tài)參數(shù)更為準(zhǔn)確。因而,選用HHT方法作為后續(xù)研究中模態(tài)參數(shù)識(shí)別的主要方法。(3)大跨度懸索橋模態(tài)參數(shù)與監(jiān)測(cè)環(huán)境因素的關(guān)系模型研究。在已獲得臺(tái)風(fēng)期間潤(rùn)揚(yáng)懸索橋主梁模態(tài)參數(shù)和相應(yīng)風(fēng)速、溫度的基礎(chǔ)上,利用非線性主成分分析(NLPCA)對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理,從而建立了環(huán)境主成分與模態(tài)參數(shù)間的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并分析了實(shí)測(cè)模態(tài)參數(shù)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合值之間殘差的分布模式,以驗(yàn)證該人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的準(zhǔn)確性。最后,依據(jù)該人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性預(yù)測(cè)模型,得到消除環(huán)境因素影響的模態(tài)參數(shù)。研究結(jié)果為潤(rùn)揚(yáng)懸索橋有限元模型修正奠定了基礎(chǔ)。(4)基于相關(guān)向量機(jī)-馬爾可夫鏈蒙特卡洛模擬(RVM-MCMC)方法的大跨度懸索橋有限元模型修正。在潤(rùn)揚(yáng)懸索橋初始有限元模型的基礎(chǔ)上,利用拉丁超立方抽樣得到試驗(yàn)樣本,并利用基于稀疏貝葉斯理論的相關(guān)向量機(jī)回歸算法得到該橋的動(dòng)力響應(yīng)面模型。結(jié)合大橋SHMS和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù),基于MCMC方法對(duì)該橋初始有限元模型進(jìn)行修正,通過(guò)模型修正前后計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了該模型修正方法的可靠性。研究結(jié)果可為類似大跨度橋梁的有限元模型修正及損傷識(shí)別提供參考。
【關(guān)鍵詞】：大跨度懸索橋 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 非平穩(wěn)風(fēng)特性 模態(tài)參數(shù) 監(jiān)測(cè)環(huán)境因素 有限元模型修正
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U448.25
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 本課題研究背景及意義11-13
• 1.2 大跨度橋梁橋址區(qū)實(shí)測(cè)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)特性研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 大跨度橋梁模態(tài)參數(shù)識(shí)別研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法15-16
• 1.3.2 環(huán)境因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的影響16-17
• 1.4 大跨度橋梁非確定有限元模型修正研究進(jìn)展17-21
• 1.4.1 隨機(jī)有限元模型修正方法18
• 1.4.2 基于貝葉斯理論的有限元模型修正方法18-19
• 1.4.3 基于動(dòng)力響應(yīng)面的有限元模型修正方法19-21
• 1.5 本文的主要工作21-22
• 參考文獻(xiàn)22-27
• 第二章 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋橋址區(qū)實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)非平穩(wěn)風(fēng)特性分析27-41
• 2.1 引言27-28
• 2.2 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋風(fēng)速儀布置及實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)28-29
• 2.3 基于DWT的非平穩(wěn)風(fēng)特性分析方法29-30
• 2.3.1 平穩(wěn)及非平穩(wěn)風(fēng)速模型29-30
• 2.3.2 基于DWT的非平穩(wěn)風(fēng)速時(shí)變均值提取30
• 2.4 實(shí)測(cè)臺(tái)風(fēng)非平穩(wěn)特性及分析30-38
• 2.4.1 平均風(fēng)特性30-34
• 2.4.2 紊流強(qiáng)度34-35
• 2.4.3 紊流積分尺度35-37
• 2.4.4 功率譜密度37-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 參考文獻(xiàn)39-41
• 第三章 基于三類典型方法的大跨度懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別對(duì)比研究41-67
• 3.1 引言41-42
• 3.2 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋主梁振動(dòng)監(jiān)測(cè)42-43
• 3.3 實(shí)測(cè)加速度響應(yīng)的非平穩(wěn)特性研究43
• 3.4 基于ANPSD的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別43-50
• 3.4.1 主梁加速度響應(yīng)功率譜密度初步分析43-45
• 3.4.2 正則化功率譜密度45-47
• 3.4.3 基于ANPSD的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別47-50
• 3.5 基于SSI-DATA的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別50-55
• 3.5.1 系統(tǒng)隨機(jī)狀態(tài)空間模型50
• 3.5.2 隨機(jī)子空間模態(tài)識(shí)別50-53
• 3.5.3 基于SSI的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別53-55
• 3.6 基于HHT的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別55-61
• 3.6.1 基于HHT的模態(tài)參數(shù)識(shí)別基本理論55
• 3.6.2 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別55-59
• 3.6.3 主梁不同測(cè)點(diǎn)模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)果的對(duì)比59-61
• 3.7 基于ANPSD/SSI/HHT的模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)果對(duì)比分析61-62
• 3.8 臺(tái)風(fēng)期間潤(rùn)揚(yáng)懸索橋模態(tài)參數(shù)時(shí)變特性初步分析62-63
• 3.9 本章小結(jié)63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 第四章 大跨度懸索橋模態(tài)參數(shù)與監(jiān)測(cè)環(huán)境因素的關(guān)系模型研究67-87
• 4.1 引言67
• 4.2 PCA與NLPCA的基本原理67-70
• 4.2.1 PCA67-68
• 4.2.2 NLPCA68-70
• 4.3 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋?qū)崪y(cè)模態(tài)參數(shù)及臺(tái)風(fēng)環(huán)境因素的統(tǒng)計(jì)分析70-75
• 4.3.1 橋址區(qū)臺(tái)風(fēng)環(huán)境因素監(jiān)測(cè)70-72
• 4.3.2 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋模態(tài)參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析72-73
• 4.3.3 模態(tài)參數(shù)與臺(tái)風(fēng)環(huán)境因素的相關(guān)性初步分析73-75
• 4.4 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋?qū)崪y(cè)模態(tài)參數(shù)及臺(tái)風(fēng)環(huán)境因素非線性主成分分析75-77
• 4.4.1 臺(tái)風(fēng)環(huán)境因素的非線性主成分分析75-76
• 4.4.2 模態(tài)參數(shù)的非線性主成分分析76-77
• 4.5 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋?qū)崪y(cè)模態(tài)參數(shù)與臺(tái)風(fēng)環(huán)境因素的關(guān)系模型77-85
• 4.5.1 線性回歸模型及其擬合殘差分析77-80
• 4.5.2 基于NLPCA的ANN模型及擬合殘差分析80-84
• 4.5.3 臺(tái)風(fēng)環(huán)境因素影響下模態(tài)參數(shù)的修正84-85
• 4.6 本章小結(jié)85
• 參考文獻(xiàn)85-87
• 第五章 基于RVM-MCMC方法的大跨度懸索橋有限元模型修正87-107
• 5.1 引言87
• 5.2 基于RVM-MCMC的有限元模型修正基礎(chǔ)理論87-91
• 5.2.1 基于MCMC的有限元模型修正87-90
• 5.2.2 相關(guān)向量機(jī)回歸算法90-91
• 5.3 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋初始有限元模型及修正目標(biāo)參數(shù)91-95
• 5.3.1 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋簡(jiǎn)介91-92
• 5.3.2 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋ANSYS建模92-95
• 5.4 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋初始有限元模型動(dòng)力特性分析95-96
• 5.5 基于RVM的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋動(dòng)力響應(yīng)面擬合96-99
• 5.5.1 待修正參數(shù)的選擇96-97
• 5.5.2 基于RVM的動(dòng)力響應(yīng)面回歸精度影響因素分析97-99
• 5.6 基于RVM-MCMC方法的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋有限元模型修正99-104
• 5.6.1 數(shù)值算例99-100
• 5.6.2 潤(rùn)揚(yáng)懸索橋有限元模型修正100-104
• 5.7 本章小結(jié)104-105
• 參考文獻(xiàn)105-107
• 第六章 結(jié)論與展望107-110
• 6.1 主要工作及結(jié)論107-108
• 6.2 研究展望108-110
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果110-111
• 致謝111

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 任偉新;陳華斌;;基于響應(yīng)面的橋梁有限元模型修正[J];土木工程學(xué)報(bào);2008年12期

2 張連振;黃僑;;基于優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的橋梁有限元模型修正[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

3 邵新慧;李莉;張銳;;鋼—混凝土組合梁橋的有限元模型修正[J];黑龍江交通科技;2010年06期

4 李伶;尹駿暉;杜青;;基于橋梁優(yōu)化理論的有限元模型修正技術(shù)[J];山西建筑;2011年01期

5 代漢超;石雪飛;;基于靜力響應(yīng)面的混凝土梁橋有限元模型修正[J];交通科學(xué)與工程;2013年02期

6 曾慶華,張令彌;一種設(shè)計(jì)參數(shù)型的有限元模型修正方法[J];航空學(xué)報(bào);1992年01期

7 張令彌;動(dòng)態(tài)有限元模型修正技術(shù)及其在航空航天結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J];強(qiáng)度與環(huán)境;1994年02期

8 鄭惠強(qiáng),陳鵬程,宓為建,石來(lái)德;大型橋吊結(jié)構(gòu)動(dòng)力有限元模型修正[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年12期

9 蔣贏達(dá);史莉娜;;某鋼桁架橋基于靜力數(shù)據(jù)的有限元模型修正[J];西部交通科技;2010年09期

10 薛剛;王顯;;基于環(huán)境激勵(lì)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋有限元模型修正[J];內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙人達(dá);向天宇;劉海波;毛學(xué)明;;裝配式混凝土簡(jiǎn)支梁橋的有限元模型修正和狀態(tài)評(píng)估[A];第十六屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2004年

2 夏樟華;宗周紅;方德銘;;基于動(dòng)力的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋有限元模型修正[A];第十七屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2006年

3 牛杰;褚福鵬;王龍花;宗周紅;;基于響應(yīng)面的嵩口大橋有限元模型修正研究[A];第21屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅱ冊(cè)[C];2012年

4 梁明雨;許剛成;康漢進(jìn);任炳新;;高空大跨度復(fù)雜連橋的動(dòng)力特性測(cè)試及有限元模型修正[A];2013年全國(guó)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

5 杜青;李曉會(huì);;多跨連續(xù)梁橋的損傷程度評(píng)估[A];第15屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第Ⅲ冊(cè)）[C];2006年

6 李斌;楊智春;王樂(lè);付永輝;;利用附加已知質(zhì)量塊的設(shè)計(jì)參數(shù)型有限元模型修正方法[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

7 李斌;楊智春;王樂(lè);付永輝;;利用附加已知質(zhì)量塊的設(shè)計(jì)參數(shù)型有限元模型修正方法[A];第九屆全國(guó)振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

8 劉小川;張凌霞;牟讓科;;基于靈敏度分析和響應(yīng)面方法的有限元模型修正[A];中國(guó)航空結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)專業(yè)組第十六屆學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

9 方輝;;點(diǎn)陣材料有限元模型修正方法[A];中國(guó)計(jì)算力學(xué)大會(huì)'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計(jì)算力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（SCCM8）論文集[C];2010年

10 陳宇;向天宇;趙人達(dá);;混凝土結(jié)構(gòu)徐變參數(shù)識(shí)別[A];中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì)2005年全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 袁愛(ài)民;基于靈敏度分析的有限元模型修正技術(shù)若干關(guān)鍵問(wèn)題研究[D];東南大學(xué);2006年

2 李偉明;有限元模型修正方法及自由度匹配迭代技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 范哲;大跨斜拉橋有限元模型修正與結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè)方法研究[D];大連理工大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉榮賀;飛行器結(jié)構(gòu)有限元模型修正算法及其應(yīng)用軟件研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

2 唐文文;基于一階優(yōu)化算法和響應(yīng)面算法的有限元模型修正方法研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

3 張紅玲;既有預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

4 趙崇基;基于模型修正的混凝土連續(xù)梁橋運(yùn)營(yíng)安全性能評(píng)估的試驗(yàn)研究[D];太原理工大學(xué);2016年

5 梁鋒;基于攝動(dòng)分析和子結(jié)構(gòu)的有限元模型修正方法[D];華中科技大學(xué);2014年

6 李中輝;基于響應(yīng)面模型和區(qū)間分析的斜拉橋有限元模型修正[D];西南交通大學(xué);2016年

7 周赤偉;基于泰勒展開(kāi)式和風(fēng)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化算法的橋梁有限元模型修正研究[D];北京交通大學(xué);2016年

8 胡鑫;預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋有限元模型修正與承載力評(píng)估[D];鄭州大學(xué);2016年

9 茅建校;基于SHMS的大跨度懸索橋模態(tài)參數(shù)識(shí)別及有限元模型修正[D];東南大學(xué);2016年

10 王建中;懸索橋有限元模型修正與吊索全壽命周期內(nèi)安全性能評(píng)估[D];昆明理工大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：755466