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复杂边界约束条件下拉索索力的实用求解方法

复杂边界约束条件下拉索索力的实用求解方法

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作者：李哲重庆交通大学

学位级别：硕士

在拉索索力识别和参数优化的技术中,频率法发挥着重要作用,但其局限性在复杂边界条件和多种影响因素下愈发凸显。因此快速准确识别复杂边界条件下的拉索索力及优化相关参数至关重要。目前,实际工程中的索力识别及参数优化易受其他因素... 详细信息

在拉索索力识别和参数优化的技术中,频率法发挥着重要作用,但其局限性在复杂边界条件和多种影响因素下愈发凸显。因此快速准确识别复杂边界条件下的拉索索力及优化相关参数至关重要。目前,实际工程中的索力识别及参数优化易受其他因素的影响,导致无法精确识别。因此建立一种精确识别复杂边界条件下拉索索力及优化参数的方法十分必要。基于动刚度法,提出了考虑多因素的拉索统一频率方程;通过有限元模拟了不同边界条件下的拉索受力特性;采用PSO算法,根据提出的统一频率方程及复杂边界条件下的统一实用公式,对拉索索力进行精确识别并对相关参数进行优化;通过Matlab程序建立了索力识别及参数优化的GUI界面,实现了索力的精确快速识别和参数优化,本文主要研究内容包括:1.针对复杂梁式结构的动力特性分析问题,假想结构法的提出提供了一种新颖且有效的解题思路,通过假想结构的边界替换原结构的边界,通过这种巧妙的“替换”,可以间接求解原结构的频率方程,从而更有效的研究复杂梁式结构的动力特性。2.基于欧拉梁理论,建立裸索模型,将抗弯刚度、垂度、倾角、内阻尼等因素对索力识别的影响考虑其中。根据拉索结构特性,结合动刚度理论及振动理论推导复杂体系统一频率特征方程。并结合工程实例验证相关公式和方法的准确性。3.基于梁振动理论,提出复杂边界条件下的统一实用公式,对固结、铰接、弹性边界条件的拉索进行有限元分析,模拟验证公式的准确性;通过有限元模拟分析,研究了锚具对拉索频率的影响,将计算非均质拉索索力的传统方法与本文方法进行对比;对于两端护筒内安装阻尼器的拉索提出了一种实用的索力计算方法,基于PSO算法来识别索力和支撑刚度。4.以得到的复杂体系统一频率特征方程为基础,采用PSO优化算法,对斜拉索索力、惯性矩和阻尼系数进行优化识别,利用仿真分析和试验数据验证该方法的有效性;利用Matlab开发工具箱,建立GUI交互界面,根据已有的拉索参数,简便快捷的计算拉索的动力特性参数,包括拉索频率、阻尼比等。

关键词：拉索参数识别常见复杂边界 PSO算法动力学分析 Matlab

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