基于靜動力測試的混凝土T形梁有限元模型修正
發(fā)布時間：2021-12-23 05:33
為建立適用于混凝土T形梁的有限元模型,以鋼筋混凝土T形簡支梁為研究對象,利用聯(lián)合靜動力的有限元模型修正方法對混凝土T形疊合梁進行模型修正.首先利用ANSYS建立混凝土T形簡支梁有限元模型,根據(jù)工程經(jīng)驗初選混凝土彈性模量等待修正參數(shù).構(gòu)造實測響應(yīng)與相應(yīng)響應(yīng)差值的目標函數(shù),通過靈敏度分析,篩選待修正參數(shù)并設(shè)定待修正參數(shù)取值區(qū)間,在區(qū)間內(nèi)選取5組隨機的參數(shù)值作為"試驗"模型,利用聯(lián)合靜動力的修正方法對參數(shù)進行迭代修正,修正后模型的靜動力響應(yīng)計算值與"試驗"值吻合較好.在簡支梁的基礎(chǔ)上,將此修正方法推廣到三跨連續(xù)梁,修正結(jié)果良好,驗證了該方法的適用性和準確性.
【文章來源】：青島理工大學(xué)學(xué)報. 2020,41(05)
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
簡支梁試件尺寸及配筋（單位：mm)
采用有限元軟件ANSYS建立鋼筋混凝土T形簡支梁有限元模型，忽略鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)滑移，混凝土采用加筋混凝土單元Solid65進行模擬，鋼筋采用桿單元Link8進行模擬，考慮邊界條件對結(jié)構(gòu)的靜動力響應(yīng)的影響，采用Combin14彈簧單元模擬兩端支座豎向約束，兩端支座設(shè)置支座偏移（指支座距近端端截面距離）為0.1m．為防止應(yīng)力集中導(dǎo)致有限元模型開裂，采用實體單元Solid45模擬支座處鋼墊塊．基于靜力測試的模型修正是以結(jié)構(gòu)彈性范圍內(nèi)的靜力響應(yīng)為基礎(chǔ)，故考慮構(gòu)件自重并施加0.5倍開裂荷載（經(jīng)計算q=4.5kN/m），荷載形式為均布荷載，模擬試件未開裂狀態(tài)．有限元模型采用正六面體進行網(wǎng)格劃分，有限元模型共劃分為12 062個單元，16 850個節(jié)點．有限元模型如圖2所示．簡支梁初始模型建立時參數(shù)見表1.3 簡支梁有限元模型修正
根據(jù)文獻研究及工程經(jīng)驗，本文初選混凝土彈性模量、混凝土密度、兩側(cè)支座偏移和兩側(cè)支座彈簧豎向剛度等參數(shù)為待修正參數(shù)．為避免因待修正參數(shù)較多，對目標函數(shù)不敏感的參數(shù)會導(dǎo)致模型修正結(jié)果錯誤，本文選用ANSYS概率設(shè)計模塊對待修正參數(shù)進行靈敏度分析，設(shè)定靈敏度分析仿真抽樣700次．將靈敏度分析的數(shù)據(jù)整理為柱狀圖，如圖3所示．由圖3可知，初選的待修正參數(shù)對各靜動力響應(yīng)的靈敏度各不相同，混凝土彈性模量與密度對頻率靈敏度較高，支座豎向剛度對MAC靈敏度較高，支座偏移對簡支梁豎向位移的靈敏度較高．綜上，初選的待修正參數(shù)均不能剔除，故選擇混凝土彈性模量、密度、兩端支座偏移、兩端支座豎向剛度為最終待修正參數(shù)，設(shè)定待修正參數(shù)的取值區(qū)間[10-11]見表2.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于多目標優(yōu)化的混凝土斜拉橋靜動力有限元模型修正[J]. 彭濤,田仲初,張建仁,鄭萬泔. 振動與沖擊. 2018(21)
[2]基于動態(tài)系數(shù)的靜動力有限元模型修正研究[J]. 鄔曉光,劉英,馮宇,李藝林. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2017(03)
[3]基于動力測試的混凝土連續(xù)梁橋有限元模型修正[J]. 趙崇基,張巍,劉志華,韓之江. 廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[4]基于橋梁健康監(jiān)測的有限元模型修正研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 梁鵬,李斌,王秀蘭,王曉光,吳向男,馬旭明. 長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(04)
[5]基于靜力響應(yīng)面的結(jié)構(gòu)有限元模型修正方法[J]. 鄧苗毅,任偉新,王復(fù)明. 實驗力學(xué). 2008(02)
[6]基于靜力測試數(shù)據(jù)的裝配式混凝土簡支梁有限元模型修正[J]. 向天宇,趙人達,蒲黔輝,劉海波. 公路交通科技. 2006(10)
博士論文
[1]基于模型修正與圖像處理的多尺度結(jié)構(gòu)損傷識別[D]. 劉宇飛.清華大學(xué) 2015
碩士論文
[1]基于有限元模型修正的混凝土梁火災(zāi)下振動分析與試驗研究[D]. 黃緒宏.青島理工大學(xué) 2018
[2]基于靜動力的橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型修正[D]. 夏樟華.福州大學(xué) 2006
本文編號：3547885
【文章來源】：青島理工大學(xué)學(xué)報. 2020,41(05)
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
簡支梁試件尺寸及配筋（單位：mm)
采用有限元軟件ANSYS建立鋼筋混凝土T形簡支梁有限元模型，忽略鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)滑移，混凝土采用加筋混凝土單元Solid65進行模擬，鋼筋采用桿單元Link8進行模擬，考慮邊界條件對結(jié)構(gòu)的靜動力響應(yīng)的影響，采用Combin14彈簧單元模擬兩端支座豎向約束，兩端支座設(shè)置支座偏移（指支座距近端端截面距離）為0.1m．為防止應(yīng)力集中導(dǎo)致有限元模型開裂，采用實體單元Solid45模擬支座處鋼墊塊．基于靜力測試的模型修正是以結(jié)構(gòu)彈性范圍內(nèi)的靜力響應(yīng)為基礎(chǔ)，故考慮構(gòu)件自重并施加0.5倍開裂荷載（經(jīng)計算q=4.5kN/m），荷載形式為均布荷載，模擬試件未開裂狀態(tài)．有限元模型采用正六面體進行網(wǎng)格劃分，有限元模型共劃分為12 062個單元，16 850個節(jié)點．有限元模型如圖2所示．簡支梁初始模型建立時參數(shù)見表1.3 簡支梁有限元模型修正
根據(jù)文獻研究及工程經(jīng)驗，本文初選混凝土彈性模量、混凝土密度、兩側(cè)支座偏移和兩側(cè)支座彈簧豎向剛度等參數(shù)為待修正參數(shù)．為避免因待修正參數(shù)較多，對目標函數(shù)不敏感的參數(shù)會導(dǎo)致模型修正結(jié)果錯誤，本文選用ANSYS概率設(shè)計模塊對待修正參數(shù)進行靈敏度分析，設(shè)定靈敏度分析仿真抽樣700次．將靈敏度分析的數(shù)據(jù)整理為柱狀圖，如圖3所示．由圖3可知，初選的待修正參數(shù)對各靜動力響應(yīng)的靈敏度各不相同，混凝土彈性模量與密度對頻率靈敏度較高，支座豎向剛度對MAC靈敏度較高，支座偏移對簡支梁豎向位移的靈敏度較高．綜上，初選的待修正參數(shù)均不能剔除，故選擇混凝土彈性模量、密度、兩端支座偏移、兩端支座豎向剛度為最終待修正參數(shù)，設(shè)定待修正參數(shù)的取值區(qū)間[10-11]見表2.
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于多目標優(yōu)化的混凝土斜拉橋靜動力有限元模型修正[J]. 彭濤,田仲初,張建仁,鄭萬泔. 振動與沖擊. 2018(21)
[2]基于動態(tài)系數(shù)的靜動力有限元模型修正研究[J]. 鄔曉光,劉英,馮宇,李藝林. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2017(03)
[3]基于動力測試的混凝土連續(xù)梁橋有限元模型修正[J]. 趙崇基,張巍,劉志華,韓之江. 廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[4]基于橋梁健康監(jiān)測的有限元模型修正研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 梁鵬,李斌,王秀蘭,王曉光,吳向男,馬旭明. 長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(04)
[5]基于靜力響應(yīng)面的結(jié)構(gòu)有限元模型修正方法[J]. 鄧苗毅,任偉新,王復(fù)明. 實驗力學(xué). 2008(02)
[6]基于靜力測試數(shù)據(jù)的裝配式混凝土簡支梁有限元模型修正[J]. 向天宇,趙人達,蒲黔輝,劉海波. 公路交通科技. 2006(10)
博士論文
[1]基于模型修正與圖像處理的多尺度結(jié)構(gòu)損傷識別[D]. 劉宇飛.清華大學(xué) 2015
碩士論文
[1]基于有限元模型修正的混凝土梁火災(zāi)下振動分析與試驗研究[D]. 黃緒宏.青島理工大學(xué) 2018
[2]基于靜動力的橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型修正[D]. 夏樟華.福州大學(xué) 2006
本文編號：3547885
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