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建立一個滿足工程精度要求、反映結構力學特性的有限元分析模型是進行橋梁結構分析和評價的基礎環(huán)節(jié)。結構有限元分析模型通常根據(jù)設計圖和標準規(guī)范構造，隱含有理想化假定或簡化，與結構實際的狀況存在差異。結構有限元分析模型計算的結構響應與實測響應之間不可避免地存在一定偏差。利用結構現(xiàn)場實測的響應信息修正其結構有限元分析模型(參數(shù))，使得修正后結構有限元模型計算的響應值與試驗值趨于一致，此過程即為結構有限元模型修正。經(jīng)過模型修正、符合實測響應的結構有限元模型是橋梁損傷識別、健康監(jiān)測、結構性能評價和驗證結構設計的基礎。
依據(jù)試驗加載方式和已知響應信息類型的不同，結構有限元模型修正分為基于動力(利用頻率、振型等信息)和基于靜力(利用位移、應變和曲率等信息)的方法�；趧恿Φ慕Y構有限元模型修正是以往研究的熱點，而基于靜力的結構有限元模型修正研究的還不多。結構靜力響應測試及其分析成果由于具有較高的精度和穩(wěn)定性，易于為實際工程師所接受，其工程實際應用前景受到越來越多的關注，直接建立在結構有限元模型基礎上的修正方法存在結構靈敏度計算精度不易控制、有限元計算迭代次數(shù)多和不易于在通用有限元軟件平臺上進行二次開發(fā)等不足。采用響應面方法將結構響應和結構參數(shù)之間復雜的隱式關系用顯式函數(shù)近似表達出來，在此響應面模型基礎上的結構有限元模型修正可以克服上述模型修正的缺點和不足。響應面方法(response surface method，RSM)是試驗設計與數(shù)理統(tǒng)計相結合的方法，最早應用在化學、農(nóng)業(yè)、航空航天、機械等實驗領域，逐步應用于土木工程(結構可靠度分析)領域。郭勤濤等利用結構動力測試結果，對基于響應面方法的結構動力有限元模型修正進行了分析研究。
本研究利用結構靜力測試響應，采用響應面方法對結構靜力有限元模型修正進行了分析和研究，結合一片連續(xù)梁結構模型修正數(shù)值算例，闡述了該方法應用的一般過程。
結構響應面模型本質上和其它黑箱模型、替代模型或縮階模型一樣，是結構Meta-model的一種，它大多采用多項式方程的形式，而其它Meta-model則往往采用正弦曲線、神經(jīng)網(wǎng)絡或一組微分方程等形式。響應面模型是由橋梁結構有限元分析擬合得到的、能夠提供輸入(結構參數(shù))和輸出(結構荷載試驗響應)近似關系的、相對簡單的數(shù)學關系式。橋梁實際(物理)結構和有限元模型、Meta-model響應面模型之間的關系如圖所示。
基于靜力響應面的結構有限元模型修正方法是：在結構參數(shù)合理范圍內(nèi)，選取一些適當(依據(jù)試驗設計)的結構參數(shù)值，利用結構有限元計算的響應值，以顯式響應面函數(shù)(模型)擬合結構靜力響應值與結構參數(shù)間復雜的隱式關系，得到簡化的結構靜力響應面模型(函數(shù))，在其基礎上根據(jù)結構實測靜力響應值進行迭代修正。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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