基于振动的飞机滑行道桥损伤识别方法的研究

论文摘要

对于大型重要桥梁结构来说,准确的数学模型是进行结构分析的基础,但是对结构的建模仅凭工程师的经验想建立一个与试验结果相一致的有限元模型几乎是不可能的。想要对结构进行更深入的研究,就必须根据试验模态分析的结果对有限元模型进行修正,得到桥梁结构的基准有限元模型,该模型可作为各种复杂响应分析(如地震响应分析、抗风稳定性分析、车桥振动等方面的动力分析)和桥梁长期健康监测、状态评估的基准。本文以首都机场滑行道桥为研究对象,运用结构动力学优化设计、数值分析方法和试验测试等研究手段,完成了以下工作:1、基于滑行道桥在环境振动下的动载试验,用参数识别的方法对动力学参数进行识别,得到了桥梁结构实测的动力特性参数。提出了以实测结果为目标的优化方法进行有限元模型修正的方法,利用该方法,可直接利用现场动力响应对基于图纸建立的初始有限元模型进行修正。2、以首都机场5号滑行道桥为对象,以该滑行道桥的动测结果为目标,运用优化方法对5号滑行道桥进行了有限元模型修正,建立了滑行道桥的基准有限元模型。3、引入“劣化”单元的思想对5号滑行道桥进行损伤状态评估的数值模拟,通过降低滑行道桥理论有限元模型指定区域内弹性模量,来模拟该区域的结构损伤,并通过对“损伤”模型的有限元模型修正,验证了基于优化方法的有限元模型修正技术。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 损伤识别方法分类
• 1-2-1 无模型识别方法
• 1-2-2 有模型识别方法
• §1-3 基于振动的损伤识别方法
• 1-3-1 基于振动响应的损伤识别方法
• 1-3-2 基于模型修正的损伤识别方法
• §1-4 基于结构振动的损伤识别方法的研究现状
• §1-5 本文的主要内容
• 第二章 有限元模型修正技术
• §2-1 有限元模型修正的概念
• §2-2 模型修正技术的主要方法
• 2-2-1 矩阵型修正方法
• 2-2-2 元素型修正方法
• §2-3 相关性分析
• 2-3-1 计算模型和试验模型间的相关准则
• 2-3-2 空间模型的相关准则
• 2-3-3 模态模型的相关准则
• §2-4 基于环境激励的模态参数识别方法
• 2-4-1 基于环境激励下响应的结构模态参数识别的时域方法
• 2-4-2 基于环境激励下响应的结构模态参数识别的频域方法
• §2-5 结构损伤评估的优化数学模型
• 2-5-1 多频优化的数学提法
• 2-5-2 多频优化方法
• 第三章 首都机场滑行道桥动力模型修正
• §3-1 引言
• §3-2 基准有限元模型的建立
• 3-2-1 桥梁概况
• 3-2-2 有限元模型所采用的单元简介
• 3-2-3 ANSYS 建模
• §3-3 优化设计原理
• 3-3-1 基本概念
• 3-3-2 灵敏度分析
• 3-3-3 优化算法选择
• §3-4 基于环境激励的滑行道桥动力特性
• 3-4-1 环境振动试验
• 3-4-2 理论与试验数据的比较
• §3-5 有限元模型动力修正
• §3-6 小结
• 第四章 滑行道桥损伤程度评估的数值模拟
• §4-1 滑行道桥受损伤区域的定义
• §4-2 待修正的有限元模型评价
• §4-3 5 号滑行道桥损伤程度评估的数值模拟
• §4-4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢