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基于影响线的模型修正方法初步研究

作　者: 郭骞
导　师: 唐光武
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 影响线有限元模型修正目标函数参数选取优化
分类号: U446.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 124次
引　用: 3次
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内容摘要

有限元模型修正是通过对有限元计算模型参数的识别和修正,建立反映结构实际状态的有限元模型,可应用于桥梁的检测、健康监测和承载力评估等方面。有限元模型修正技术的研究,具有重要的理论意义和应用价值。本文的主要工作是在基于静力的模型修正方法的基础上,提出了基于挠度影响线有限元模型修正方法。本文旨在充分利用影响线的优点,研究影响线在有限元模型修正中的应用。主要的工作如下:①简要介绍了有限元模型修正技术的概念,回顾总结了有限元模型修正技术的研究进展和目前存在的问题。详细总结了目前几种经典的模型修正方法,讨论了模型修正的相关问题,归纳了基于灵敏度模型修正方法的基本步骤。②介绍了影响线的概念和计算方法,提出了基于挠度影响线的模型修正方法的基本过程,并重点研究了目标函数的构造和修正参数的选取方法,提出结构多点挠度影响线的残差和作为目标函数,构造了影响线相关度向量。运用ANSYS的强大的参数化建模与优化功能对两个不同损伤类型的数值简支梁进行了模型修正,发现了相关度向量可以识别结构损伤位置和程度的结论。结果表明基于挠度影响线的模型修正方法修正效果好,计算效率高。③对实验室5根不同损伤的实验梁进行跨中挠度影响线测试,运用基于挠度影响线的模型修正方法对实验梁成功的进行模型修正,结果表明基于挠度影响线的模型修正方法对于梁式结构的有限元模型修正有很好的效果。修正后的模型影响线与测试结果吻合良好。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 结构有限元模型修正概述  8
  1.2 国内外研究进展  8-12
    1.2.1 基于动力的模型修正方法  9-11
    1.2.2 基于静力测试的模型修正方法  11
    1.2.3 其它的模型修正方法  11-12
  1.3 基于影响线的模型修正方法  12-13
  1.4 本文研究的目的和意义  13-14
  1.5 本文的主要内容  14-15
第二章模型修正的基本方法  15-26
  2.1 引言  15
  2.2 矩阵型修正法  15-18
    2.2.1 矩阵摄动法  15-16
    2.2.2 直接矩阵修正法  16-18
    2.2.3 改进的矩阵修正法  18
  2.3 设计参数型修正法  18-21
    2.3.1 概述  18-19
    2.3.2 灵敏度分析理论  19-20
    2.3.3 刚度阵关于修正参数的偏导数  20-21
  2.4 基于频响函数修正法  21-22
  2.5 基于静力位移测试的模型修正方法  22-25
    2.5.1 静力位移残差矩阵  23
    2.5.2 静力位移残差对修正参数的灵敏度矩阵  23-24
    2.5.3 优化求解  24-25
  2.6 小结  25-26
第三章有限元模型修正的相关问题与修正过程  26-40
  3.1 引言  26
  3.2 力学反问题  26-29
    3.2.1 反问题的基本概念  26-27
    3.2.2 结构力学系统的反问题  27-28
    3.2.3 反问题的适定性  28
    3.2.4 不适定性问题的求解  28-29
  3.3 有限元模型修正的相关问题  29-33
    3.3.1 有限元模型的误差与建模原则  29
    3.3.2 相关性的判断  29-30
    3.3.3 有限元模型的缩聚  30-33
  3.4 有限元模型修正的基本过程  33-39
    3.4.1 目标函数  34-36
    3.4.2 修正参数选取  36-37
    3.4.3 最优化原理与算法  37-39
  3.5 小结  39-40
第四章基于影响线的模型修正基本原理  40-56
  4.1 引言  40
  4.2 影响线的计算方法  40-43
    4.2.1 影响线的概念  40-41
    4.2.2 有限元理论中影响线的计算方法  41-43
    4.2.3 ANSYS 中实现影响线的计算  43
  4.3 基于影响线的模型修正的基本过程  43-47
    4.3.1 相关性判断  44-45
    4.3.2 目标函数  45
    4.3.3 修正参数的选取  45-46
    4.3.4 ANSYS 优化算法  46-47
  4.4 数值算例的修正  47-54
    4.4.1 数值模型概况  47-48
    4.4.2 数值模型的修正过程  48-54
  4.5 小结  54-56
第五章模型实验与修正  56-67
  5.1 引言  56
  5.2 实验室模型梁简介  56-58
  5.3 模型有限元分析与实验数据分析  58-62
    5.3.1 模型有限元分析  58-60
    5.3.2 实验数据分析  60-62
  5.4 实验梁的模型修正  62-66
    5.4.1 相关性判断  62-64
    5.4.2 实验梁的模型修正结果  64-66
  5.5 小结  66-67
第六章结论与展望  67-69
  6.1 主要结论  67-68
  6.2 展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-76
在学期间参与的科研项目及发表的论文  76

基于影响线的模型修正方法初步研究

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