面向橋梁有限元模型修正的超單元虛擬變形法研究.pdf

1、實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)通常體量龐大，自由度眾多，這無疑將降低結(jié)構(gòu)有限元模型修正的計(jì)算效率。為了解決這一問題，本文提出了基于超單元虛擬變形法的模型修正算法，并研究了該算法在損傷橋梁模型修正以及橋梁結(jié)構(gòu)精細(xì)化建模中的應(yīng)用。
　　詳細(xì)討論了超單元的縮聚原理與算法基本理論，并分析了桿系單元虛擬變形法的核心理論，重點(diǎn)闡述了超單元子結(jié)構(gòu)虛擬變形的構(gòu)造與選取方式，提出基于超單元虛擬變形法的橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型修正算法，從而在滿足計(jì)算精度的前提下以降低結(jié)構(gòu)自

2、由度數(shù)量并避免重構(gòu)剛度矩陣的方式提升模型修正的計(jì)算效率。
　　在該算法的理論基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了超單元虛擬變形法在損傷橋梁模型修正以及橋梁結(jié)構(gòu)精細(xì)化建模中的兩類應(yīng)用。針對(duì)不同實(shí)際結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與受力特點(diǎn)，選取主自由度并盡量保留結(jié)構(gòu)主要特征變形，考慮后續(xù)模型修正目標(biāo)的具體內(nèi)容而合理設(shè)置修正參數(shù)初值及其閾值，并利用復(fù)攝動(dòng)理論計(jì)算結(jié)構(gòu)響應(yīng)靈敏度，分別建立損傷橋梁的實(shí)體超單元虛擬變形法代理模型與組合截面超單元虛擬變形法的精細(xì)化橋梁結(jié)構(gòu)代理模型。

3、
　　以實(shí)際橋梁工程為背景，分別將上述兩類超單元虛擬變形法代理模型應(yīng)用于模型修正之中。利用雙鴨山臥虹橋這一既有損傷橋梁與長春市“兩橫兩縱”高架橋的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證該算法的有效性。結(jié)果表明：超單元虛擬變形法代理模型的計(jì)算效率較高，模型修正效果較好，修正后的有限元模型不僅能精確地表征真實(shí)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，更為后續(xù)結(jié)構(gòu)安全診斷與預(yù)警工作提供了理論支持；本文所提出的基于超單元虛擬變形法的模型修正算法適用于解決實(shí)體單元與組合截面單元的模型修正問題。