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算效率。
　　在該算法的理論基礎(chǔ)上，重點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。針對不同實際結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與受力特點，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)攝動理論計算結(jié)構(gòu)響應(yīng)靈敏度，分別建立損傷橋梁的實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”高架橋的實測數(shù)據(jù)驗證該算法的有效性。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體單元與組合截面單元的模型修正問題。