箱型梁桥有限元模型修正方法研究
发布时间：2021-08-07 18:48
族单元法（generic element）通过可逆变换针对模型单元矩阵特征值进行修正,在模型参数修正的同时,也实现了模型结构（力学功能）的修正,从而克服了参数修正法与矩阵元素修正法在箱型梁桥等复杂截面结构模型修正过程中的局限性。族单元法通过修正变换矩阵中的参数在保持单元自由度数量、单元矩阵的对称性、质量矩阵的正定性和刚度矩阵的半正定性不变的情况下实现不同单元之间的转换,从而实现对不同箱型截面特性的识别。在损伤辨识方面,族单元法通过修正参数的变化实现了对结构损伤程度的识别。针对箱梁截面非对称损伤,族单元法在修正过程中可以实现从弯扭不耦合的力学模型到弯扭耦合的力学模型的过渡,从而克服刚度折减法的缺点,可以真实地反映对称箱型截面结构由于损伤而在损伤部位截面失去对称性的问题,从而能够更合理地拟合实验数据。利用两阶段模型修正方法,从初始梁单元模型出发通过对参数的修正来拟合箱梁截面构件的不同形式损伤。族单元法对于箱型梁桥模型修正具有独特的优势,可以用于箱型梁桥有限元模型校准与损伤辨识。本文基于族单元法主要研究了以下内容:（1）利用族单元法,从梁单元模型出发实现了对四自由度与六自由度无损伤结构箱梁的...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
初始单元振型
拊?Ｐ托拚?Ｎ匏鹕讼淞耗Ｐ托拚?咛逍拚?鞒碳??3.1。图 3.1 无损伤箱梁模型修正流程图3.1 四自由度梁单元模型修正理论3.1.1 修正参数选取对于四自由度梁单元模型修正，由公式（2.7）、（2.8）可知可以通过变换矩阵 S 与对角矩阵 V 中元素值对初始梁单元刚度矩阵与质量矩阵进行修正。为保持变换后单元振型的对称性与初始单元相同，此时要保持一阶正对称
图 3.2 误差函数值随修正变量变化关系曲线从上图中可以看出：1）当修正参数 v2的值为 3 时目标函数值达到最小， v2的值与铁木辛柯梁刚度矩阵的值较为接近；2）误差函数随着修正变量值化呈连续变化。通过以上分析可知误差函数在修正参数变化范围内是关于参数（v2,S4,S24）的连续函数，所以误差函数在修正参数变化范围内存在极值极值点即为最优修正参数值。.1.3 单跨简支箱梁模型修正对于箱型截面梁，截面在发生弯曲时不符合初等梁理论，也不符合铁木梁理论，结构发生变形时截面单元变形较为复杂。梁单元有限元模型不管用欧拉-伯努利梁单元还是铁木辛柯梁单元都无法准确体现箱梁截面单元，梁单元模型与实验模型箱梁之间必然存在误差，此时就需要对梁单元模行修正。族单元法通过变换矩阵可以实现对梁单元的改造和修正，从而实箱梁截面的有效辨识。这里取单跨简支箱梁采用梁单元建模利用族单元法
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正[J]. 魏锦辉,任伟新. 公路交通科技. 2015(02)
[2]Damage Identification in Beam-Type Structures Using Pseudo Strain Energy Density and Grey Relation Coefficient[J]. 陈晓强,朱宏平,张俊兵,李林. Transactions of Tianjin University. 2010(02)
[3]结构动力学有限元模型修正的目标函数及算法[J]. 杨智春,王乐,李斌,刘江华. 应用力学学报. 2009(02)
[4]结构行为一致多尺度有限元模型修正及验证[J]. 孙正华,李兆霞,陈鸿天. 东南大学学报(自然科学版). 2009(01)
[5]结构动力学有限元模型修正的发展——模型确认[J]. 郭勤涛,张令弥,费庆国. 力学进展. 2006(01)
[6]借助静力试验实测值修正和确认全机有限元模型[J]. 邱春图,成万植. 飞机设计. 2004(02)
[7]多目标优化设计中的Pareto遗传算法[J]. 王晓鹏. 系统工程与电子技术. 2003(12)
[8]基于静力测试数据的预应力混凝土连续梁结构损伤识别[J]. 向天宇,赵人达,刘海波. 土木工程学报. 2003(11)
[9]用参数识别技术进行桥梁结构损伤识别[J]. 崔飞,杨党旗,高岩. 中国铁道科学. 2003(03)
[10]基于环境振动测量值的悬索桥结构动力模型修正[J]. 张启伟. 振动工程学报. 2002(01)
本文编号：3328337
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
初始单元振型
拊?Ｐ托拚?Ｎ匏鹕讼淞耗Ｐ托拚?咛逍拚?鞒碳??3.1。图 3.1 无损伤箱梁模型修正流程图3.1 四自由度梁单元模型修正理论3.1.1 修正参数选取对于四自由度梁单元模型修正，由公式（2.7）、（2.8）可知可以通过变换矩阵 S 与对角矩阵 V 中元素值对初始梁单元刚度矩阵与质量矩阵进行修正。为保持变换后单元振型的对称性与初始单元相同，此时要保持一阶正对称
图 3.2 误差函数值随修正变量变化关系曲线从上图中可以看出：1）当修正参数 v2的值为 3 时目标函数值达到最小， v2的值与铁木辛柯梁刚度矩阵的值较为接近；2）误差函数随着修正变量值化呈连续变化。通过以上分析可知误差函数在修正参数变化范围内是关于参数（v2,S4,S24）的连续函数，所以误差函数在修正参数变化范围内存在极值极值点即为最优修正参数值。.1.3 单跨简支箱梁模型修正对于箱型截面梁，截面在发生弯曲时不符合初等梁理论，也不符合铁木梁理论，结构发生变形时截面单元变形较为复杂。梁单元有限元模型不管用欧拉-伯努利梁单元还是铁木辛柯梁单元都无法准确体现箱梁截面单元，梁单元模型与实验模型箱梁之间必然存在误差，此时就需要对梁单元模行修正。族单元法通过变换矩阵可以实现对梁单元的改造和修正，从而实箱梁截面的有效辨识。这里取单跨简支箱梁采用梁单元建模利用族单元法
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面方法的桥梁静动力有限元模型修正[J]. 魏锦辉,任伟新. 公路交通科技. 2015(02)
[2]Damage Identification in Beam-Type Structures Using Pseudo Strain Energy Density and Grey Relation Coefficient[J]. 陈晓强,朱宏平,张俊兵,李林. Transactions of Tianjin University. 2010(02)
[3]结构动力学有限元模型修正的目标函数及算法[J]. 杨智春,王乐,李斌,刘江华. 应用力学学报. 2009(02)
[4]结构行为一致多尺度有限元模型修正及验证[J]. 孙正华,李兆霞,陈鸿天. 东南大学学报(自然科学版). 2009(01)
[5]结构动力学有限元模型修正的发展——模型确认[J]. 郭勤涛,张令弥,费庆国. 力学进展. 2006(01)
[6]借助静力试验实测值修正和确认全机有限元模型[J]. 邱春图,成万植. 飞机设计. 2004(02)
[7]多目标优化设计中的Pareto遗传算法[J]. 王晓鹏. 系统工程与电子技术. 2003(12)
[8]基于静力测试数据的预应力混凝土连续梁结构损伤识别[J]. 向天宇,赵人达,刘海波. 土木工程学报. 2003(11)
[9]用参数识别技术进行桥梁结构损伤识别[J]. 崔飞,杨党旗,高岩. 中国铁道科学. 2003(03)
[10]基于环境振动测量值的悬索桥结构动力模型修正[J]. 张启伟. 振动工程学报. 2002(01)
本文编号：3328337
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