Load identification in one dimensional structure based on hybrid finite element method

The new hybrid elements are proposed by combing modified Hermitian wavelet elements with ANASYS elements. Then hybrid elements are substituted into finite element formulations to solve the load identification. Transfer matrix can be constructed by using the inverse Newmark algorithm and hybrid finite element method. Loads can obtain through the responses and the transfer matrix. Load identification law was studied under different excitation cases in rod and Timoshenko beam.Regularization method is adopted to solve ill-posed inverse problem of load identification. Compared with ANSYS results,hybrid elements and HCSWI elements can accurately identify the applied load. Numerical results show that the algorithm of hybrid elements is effective. The accuracy of hybrid elements and HCSWI elements can be verified by comparing the load identification result of ANASYS elements with the experiment data. Hermitian wavelet finite element methods have high accuracy advantage but it is difficult to apply the engineering practice. In practical engineering, complex structure can be analyzed by using the hybrid finite element methods which can be obtained the high accuracy in the crucial component.

基于广义正交函数和正则化的移动荷载识别法

为了识别桥上移动荷载,把车/桥系统抽象为承受一组移动荷载的简支梁,用有限元方法建立桥梁振动方程,根据测试的桥梁响应,由广义正交函数根据模态叠加原理确定模态响应及其导数,用正则化技巧得到稳定的识别结果。数值模拟和试验结果表明,该方法用于识别桥上移动荷载是有效的。

小波分析在桥上移动荷载识别中的应用

利用小波分析技术和三次样条函数对测点的位移响应进行曲线拟合,根据拟合结果微分求得速度、加速度响应。利用梁体有限元振动方程结合模态迭加法推导出的移动荷载识别公式进行桥上移动荷载识别。对接触力的识别结果,利用小波分析技术将其在时域内分解为低频、高频部分,发现对轴重和沉浮运动引起的动荷载识别较好,识别的主要误差在于点头运动引起的动荷载。进一步的分析表明,虚假点头运动是引起误差的根源。指出在识别方法中剔除虚假点头运动将是提高识别精度的有效途径。计算机仿真计算表明,该方法具有较好的识别效果。

利用核函数和不同正则化方法的结构载荷识别混合技术研究

提出一种基于核函数和不同正则化方法进行载荷识别技术研究,以提高识别精度。首先,根据结构系统的逆问题理论和Green核函数方法建立动力学方程;其次,采用正则化技术,如Tikhonov方法、截断奇异值分解(TSVD)方法、LSQR方法等,通过混合方法增加虚拟边界约束条件对不适定性问题求解;最后,结合实际算例和利用混合方法进行载荷识别的数值计算与试验验证。结果表明:混合方法中利用GCV曲线选择最优的正则化参数值,通过Tikhonov结合LSQR方法进行正则化的求解,得到的载荷识别的结果最好。尽管预测数据存在一定的分散性误差,但是识别能力良好、总体误差较小、相关性系数较大。基于Green函数和正则化技术的载荷识别混合方法可以有效地应用到工程实际研究。

高速公路桥梁多车辆荷载模型与识别仿真

利用当前已有方法识别多车辆移动耦合荷载时,无法准确构建移动车辆荷载模型,导致出现识别精度低、效率低的问题。为解决上述问题,提出高速公路桥梁多车辆移动耦合荷载识别方法,利用荷载模型对移动的车辆行驶时分析路面产生的冲力,计算车辆在行驶的过程中高速公路路面和桥梁路面的不平整度,通过有限单元法推导出应力影响面,识别车轴、车重等信息进,最后采用小波变换理论和傅氏变换融合识别到的车辆信息,完成高速公路桥梁多车辆移动耦合荷载识别。仿真结果表明,所提方法在进行多车辆移动耦合荷载识别时,识别精度高,且识别效率明显提升。