基于响应面法与遗传算法的梁式桥有限元模型更新

为了使自主开发的智能健康监测平台产生的海量监测数据利益最大化,在平台中添加结构分析模块,扩大平台的应用范围。针对有限元模型分析的准确性与可靠性,提出一种将响应面法和遗传算法相结合的有限元模型更新方法。首先,根据设计资料建立结构理论有限元模型并确定结构更新参数;其次,采用中心复合试验设计方法获取样本点并计算结构响应;接着,基于逐步回归分析进行显著性检验并利用最小二乘法拟合得到更新参数与特征响应之间的响应面函数关系;最后,联合结构静动力响应构造目标函数,利用遗传算法对其进行迭代优化求解,并将最优解代入理论有限元模型中,从而实现结构有限元模型更新。以简支梁为例,选择以弹性模量和截面惯性矩为更新参数,以频率和位移为结构响应,结合动静载试验结果,对其进行有限元模型更新,验证所提方法的有效性。结果表明:模型更新后的有限元模型计算分析结果与实测值的相对误差大幅度降低,且计算值更加接近于实测值。基于响应面法与遗传算法的有限元模型更新方法可以为智能健康监测平台提供更加准确的有限元模型,对损伤识别和预警评估等模块提供了便利。

可观测性技术方法与有限元更新方法的分析

本文将可观测性技术与文献中提出的两种替代性损伤检测方法进行比较。为此目的,提出了每种方法的主要假设。然后,验证建议的可观测性方法,通过可观察性技术研究文献中描述的两个实例。最后,比较不同的损伤检测方法。使用不考虑剪切变形的软件SAP2000分析了开发的FEM的结构响应。

高墩连续桥有限元模型更新技术研究

以湖南邵怀(邵阳—怀化)高速公路炉坪高墩大桥为例,引入响应面法,以桥梁振动频率和静力变形为目标更新桥梁有限元模型,并和基于灵敏度的方法进行对比,验证了响应面法有限元模型的计算效率。修正结果表明,响应面法有限元模型以可靠的结构静力响应为目标,将响应面法更新有限元模型发展到结构静力修正有限元模型方面,不仅提高了更新有限元模型结果的计算精度,而且计算工作量较小,其修正过程不完全依赖有限元软件,可提高修正效率。

基于边界位移的复合材料力学参数无损反演方法

非均质材料参数识别在工程学、医学以及生物力学等众多领域具有重要意义。目前求解材料参数识别这类反问题主要采用优化方法,通常需要已知结构的全场位移信息,使含有位移的目标函数最小化,从而获得材料参数分布。然而在实际工程中,结构内部的位移较难测量且测量精度低。因此,本文拟提出一类仅利用边界位移就能进行非均质材料参数分布反演的方法。与一般基于全场位移的反演算法相比,基于边界位移场的反演算法,可在全场位移较难测得时,仍能较好地重建非均质材料的力学参数。本文拟利用该方法对复合材料层合板模型进行材料参数反演,验证本文方法的可行性,并分析不同组数测量边界位移场对反演结果的影响。本文提出的基于边界的非均质材料反演方法对结构的损伤识别和无损检测具有重要意义。

双柱式公路桥墩动力试验及状态评估

该文以205国道子牙新河南堤桥旧桥改造工程为背景,对梁部结构拆除后的双柱式桥墩进行了动力试验。分别测得了横桥向、顺桥向和扭转方向的自振频率和振型,同时以实测模态数据为输入,用模型修正和系统识别的方法对桥墩工作状态进行了评估。

基于车激响应和灵敏度分析的桥梁结构损伤识别方法研究

提出了一种利用桥梁结构在车辆荷载作用下在线响应评估结构性损伤的方法。以单元弯曲刚度的变化量为识别指标,基于车桥动力相互作用理论计算车激桥梁响应以及响应对损伤指数的灵敏度,以结构不同状态下的响应残差为约束条件,利用最小二乘法求解灵敏度方程得到各单元的损伤指数,然后通过有限元更新技术和反复迭代,最终实现对桥梁损伤的定位和定量分析。分析了测量噪声和轨道不平顺对损伤识别结果的影响规律。数值算例表明,所提的损伤识别方法对轨道不平顺和量测噪声不敏感,可以利用加速度、速度或者位移响应有效识别桥梁的绝对损伤或相对损伤。