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Kriging代理模型表征混凝土小箱梁典型劣化的有限元模型修正方法

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上海公路 2022年第4期 49-52,124,M0005页

作者：孔强章清涛李广奇姚望高天皓济南市城乡建设发展服务中心山东济南250011 山东高速股份有限公司山东济南250014 山东省交通科学研究院山东济南250010 同济大学土木工程学院上海200092

桥梁在运营过程中,由于受到荷载与环境作用,其结构与材料的性能不可避免地产生劣化,运营期间的桥梁状态与设计施工时相应的桥梁状态之间,总会存在一定的差异。以某混凝土小箱梁桥为背景,针对混凝土小箱梁桥的有关典型劣化问题,依据该桥... 详细信息

桥梁在运营过程中,由于受到荷载与环境作用,其结构与材料的性能不可避免地产生劣化,运营期间的桥梁状态与设计施工时相应的桥梁状态之间,总会存在一定的差异。以某混凝土小箱梁桥为背景,针对混凝土小箱梁桥的有关典型劣化问题,依据该桥在运营期间通过传感器所测得的数据,采用Kriging代理模型,对桥梁有限元模型进行修正,并通过预设的桥梁典型劣化模式进行验证。结果表明,采用Kriging代理模型方法,使得有限元模型在修正过程中的调用次数有明显的降低,计算效率提高,模型修正结果精度更高,模拟效果较好。该方法可为其它类似桥梁提供借鉴和参考。

关键词：桥梁工程有限元模型修正方法 Kriging代理模型混凝土小箱梁劣化模拟

基于准静态广义影响线的有限元模型修正方法在简支T梁桥中的运用研究

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公路交通技术 2013年第6期29卷 42-46页

作者：唐光武廖敬波张又进刘会耕桥梁工程结构动力学国家重点实验室重庆400067 招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067

阐述基于准静态广义影响线的有限元模型修正方法的基本理论,并将其成功运用于长寿长江大桥南引桥的静载试验中。研究结果表明,用修正后的有限元模型对长寿长江大桥南引桥的静载试验进行模拟分析,其模拟预测值与实测值比较吻合,说明本方... 详细信息

阐述基于准静态广义影响线的有限元模型修正方法的基本理论,并将其成功运用于长寿长江大桥南引桥的静载试验中。研究结果表明,用修正后的有限元模型对长寿长江大桥南引桥的静载试验进行模拟分析,其模拟预测值与实测值比较吻合,说明本方法在静载试验中运用的可行性。

关键词：实测静态广义影响线桥梁结构静载试验有限元模型修正方法简支T梁桥

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有限元模型修正及结构破损识别方法研究

有限元模型修正及结构破损识别方法研究

作者：黄征同济大学

学位级别：硕士

精细适宜的结构动力学数学模型对工程结构的动力响应预测、振动控制、结构状态评估和健康检测都具有十分重要的意义。国际上自六十年代开始对有限元模型修正方法及结构破损诊断方法的研究以来，产生了大量的研究文献，构成了数字样机技... 详细信息

精细适宜的结构动力学数学模型对工程结构的动力响应预测、振动控制、结构状态评估和健康检测都具有十分重要的意义。国际上自六十年代开始对有限元模型修正方法及结构破损诊断方法的研究以来，产生了大量的研究文献，构成了数字样机技术的核心理论之一。目前已在航天、航空及汽车等行业得到广泛的应用。面向大型土木工程领域的相关研究，目前在国际上已经成为力学研究的热点之一，国内有关的研究才刚刚起步。本文开展了对有限元模型修正方法及结构破损识别方法的研究。有限元模型修正方法可以粗分为两个大类，第一类是修正结构的有限元模型，最具有代表性的应该是Berman／Baruch方法。第二类是直接修正结构的设计参数，即结构的几何特性和物理特性参数，如弹性模量等参数。比较具有代表性的是物理矩阵展开法，特征对展开法，摄动法等。本文比较详细地阐述了有代表性的有限元模型修正方法，针对Berman算法，实现了一个简单的数值算例，初步验证了Berman算法所具有的精度高，执行容易，修正后矩阵失去带状性等特点。结构的健康检测及破损诊断是一门新兴的交叉科学技术。目前结构破损诊断有多种方法，本文开展了一种基于应变变化测量的结构破损诊断方法研究。该方法认为在恒荷载作用下，破损后内力重分布，引起应变变化，通过应变变化的识别，可以定位结构构件破损位置及破损程度。该方法有以下优点：首先，结构的破损识别过程仅仅需要结构的静态应变测量，与结构动态响应测量过程比较，更加简单、可靠，同时可以简化了数据收集和存储处理过程;其次，利用结构的自重进行响应激励，减少了昂贵和复杂的加载过程。本文建立了一端固接、一端简支的梁的解析破坏模型，将结构构件破损描述定量化、参数化。这样，可以得到在各种破损情况下，梁上各个位置的应变情况，当假设破损参数接近实际破损情况时，实际测量应变与梁破坏模型预测的应变之间差值将最小。借助于优化算法，可以得到最优的破损参数，即最接近实际破损情况的破坏参数。基于本文推导的解析破坏模型，编制了有关计算程序，数值算例初步验证了该解析破损模型的有效性。本文研究梁的解析破损模型应用于框架等结构的可能性。在应用于框架等结构的破损模型时，该方法只需定义两个破损参数，即破损位置即单元号ⅰ和破损程度α。在不考虑地震和风荷载情况下，大型土木结构的基本荷载之一是恒荷载，在许多情况下活荷载效应相对于恒荷载效应不明显。因此，该方法在土木结构破损识别中有着潜在的应用可能性。

关键词：有限元模型修正方法结构破损识别方法结构破损模型梁的解析破损模型

面向叶片振动特性分析的叶片有限元模型修正与确认方法研究

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面向叶片振动特性分析的叶片有限元模型修正与确认方法研究

作者：赵达东北大学

学位级别：硕士

叶片是叶轮机的核心部件,对叶片振动特性的精确分析具有重要的意义,在叶片有限元分析中,所建立的有限元模型必须是正确的且合理的,对叶片有限元模型的合理修正与确认将大大提高以往有限元分析的精确度。本文以直板叶片为研究对象,对其... 详细信息

叶片是叶轮机的核心部件,对叶片振动特性的精确分析具有重要的意义,在叶片有限元分析中,所建立的有限元模型必须是正确的且合理的,对叶片有限元模型的合理修正与确认将大大提高以往有限元分析的精确度。本文以直板叶片为研究对象,对其进行了有限元数值仿真和实验测试,获得固有特性和基础激励作用下的响应,并基于两种求解方法的相关性分析提出了一种基于实验数据的参数型有限元模型修正方法,以构件有限元模型的相关参数作为修正对象,结合有限元分析软件的计算特点,并引入三次样条插值数值方法进行参数寻优,最后得到有限元模型相关最优参数组,通过修正前后的效果对比验证了修正方法的可行性和有效性。本文的具体研究内容主要分为以下几部分：(1)对直板叶片进行了固有特性测试和基础激励响应测试,分别得到了直板叶片前十阶模态振型、频率以及不同激励幅值和激励频率下叶身各测点的位移响应幅值。(2)采用有限元分析软件,对直板叶片建立了初始有限元模型,并对其进行了模态分析和基础激励响应分析,分别得到了有限元模型前十阶模态振型、频率以及不同激励幅值和激励频率下叶身各测点的位移响应幅值。(3)提出了一种基于固有特性的叶片有限元模型修正与确认方法,以直板叶片为例,将测试数据作为修正依据,基于前十阶模态频率构造目标函数,给出各灵敏度因子,利用三次样条插值的优越性确认包括材料参数、几何参数以及有限元分析参数在内的最优参数组,最终通过对比修正前后的有限元模型计算结果,给出各阶频率及振型的相关性系数MAC值的三维柱状图,验证了修正方法的可行性与有效性。(4)提出了一种基于基础激励响应的叶片有限元模型修正与确认方法,以直板叶片为例,将测试数据作为修正依据,基于1g、2g、3g激励幅值和第1、2阶共振及非共振激励频率下各测点的位移响应幅值构造目标函数,给出各灵敏度因子,利用三次样条插值的优越性确认包括系统阻尼比、激励幅值和扫频精度在内的最优参数组,最终通过对比修正前后的有限元模型计算结果,给出不同激励频率和激励幅值下两测点位移响应幅值的相关性系数MAC值的散点图,验证了修正方法的可行性与有效性。本文提出的一种基于固有特性和基础激励响应的参数型叶片有限元模型修正与确认方法,对叶片类构件有限元分析计算的精确性和可信度的改善具有重要的意义。

关键词：叶片有限元模型修正方法模型确认方法固有特性响应叶片振动测试

基于数字图像相关技术测量刨花板材料力学参数

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工程力学 2020年第12期37卷 68-77页

作者：陈州杜新喜张慎袁焕鑫中南建筑设计院股份有限公司武汉430071 武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

刨花板作为一种人造板材,其表面多孔性致使应变片的粘贴过程十分困难,且涂胶量的多少会直接影响测量的精度。基于对样品变形前后图像分析的数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术被用于测量刨花板的力学参数。相比于传统的... 详细信息

刨花板作为一种人造板材,其表面多孔性致使应变片的粘贴过程十分困难,且涂胶量的多少会直接影响测量的精度。基于对样品变形前后图像分析的数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术被用于测量刨花板的力学参数。相比于传统的贴应变片法,该技术具有高精度、非接触性及全场测量等优势。"横观各向同性"模型被考虑用来模拟刨花板的力学行为。于是,表征材料力学性能的弹性张量取决于5个独立的弹性参数:纵向、横向弹性模量EL、ET,纵向、横向泊松比νL、νT及纵向剪切模量GL。为了实现这一测量过程,刨花板被切割成一批梁样品,随后被应用于三点弯曲试验。通过比较感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)内网格节点位移的测量值与铁木辛柯梁理论解析解,及有限元模型修正(Finite Element Model Updating,FEMU)方法的应用,4个弹性参数ET、GL、EL和νL被成功测量。对比相关文献,该文的测量方法简单易行,测量结果准确,可应用于刨花板材料并推广至各向异性材料的弹性参数测量之中。

关键词：刨花板本构关系横观各向同性数字图像相关有限元模型修正方法弹性参数测量三点弯曲试验

基于DSCM-FEMU的岩石力学参数反演研究

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地下空间与工程学报 2021年第2期17卷 350-355,364页

作者：吴佳宁邢同振宋义敏北方工业大学土木工程学院北京100144 北京理工大学宇航学院北京100081

将数字散斑相关方法(DSCM)与有限元模型修正方法(FEMU)相结合,建立了岩石力学参数反演流程。首先,通过数字散斑相关方法,获取实验中岩石试件受载条件下的应变场;其次,利用有限元模拟方法,获取数值模型中的应力场;最后,构建最小二乘目标... 详细信息

将数字散斑相关方法(DSCM)与有限元模型修正方法(FEMU)相结合,建立了岩石力学参数反演流程。首先,通过数字散斑相关方法,获取实验中岩石试件受载条件下的应变场;其次,利用有限元模拟方法,获取数值模型中的应力场;最后,构建最小二乘目标函数,并且通过不断更新有限元模型中给定的力学参数进行优化计算。当目标函数收敛时,得到与实验结果最匹配的力学参数。研究结果表明:(1)数字散斑相关方法与有限元模型修正法相结合,可以实现材料的力学参数反演;(2)得到以实验应变场、有限元应力场、材料弹性模量和泊松比组成的参数优化目标函数;(3)以三点弯曲实验为例,反演得到花岗岩的弹性模量和泊松比。

关键词：岩石力学参数反演数字散斑相关方法有限元模型修正方法弹性模量泊松比

基于数字图像相关技术的复合材料层间弹性模量测量方法研究

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基于数字图像相关技术的复合材料层间弹性模量测量方法研究