基于响应面法的结构有限元模型静动力修正理论及应用.docx

基于响应面法的结构有限元模型静动力修正理论及应用韩建平1，2，骆勇鹏1，2(1．兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室，甘肃兰州730050;2．兰州理工大学防震减灾研究所，甘肃兰州730050)摘要:将响应面法引入到有限元模型的静动力修正，通过合适的实验设计和回归分析，建立反映参数与响应量之间关系的响应面模型，代替初始有限元模型进行优化。为了验证该方法的可行性和准确性，首先选择一简支梁作为数值算例，分别基于静、动力分析的挠度及模态频率及同时利用挠度及模态频率结果构建目标函数，在假设的损伤工况下修正了初始有限元模型，修正结果表明，基于三种目标函数修正后的参数取值均与损伤的预设值基本一致，但同时利用挠度及模态频率结果修正后的参数取值更接近于预设值。然后利用一座刚构-连续组合梁桥的现场静、动力测试数据，对该桥的初始有限元模型进行了修正，修正后有限元模型的挠度和频率计算值与实测值更加吻合，表明修正后的有限元模型能更准确地反映实际结构的力学性能，可以作为后期进行状态评估的基准有限元模型。关键词:有限元模型修正;响应面法;静动力测试;参数选取;刚构-连续组合梁桥中图分类号:P315．9;TU352．1文献标志码:AStaticanddynamicfiniteelementmodelupdatingofstructuresbasedonresponsesurfacemethod:theoryandapplicationHANJianping1，2，LUOYongpeng1，2(1．KeyLaboratoryofDisasterPreventionandMitigationinCivilEngineeringofGansuProvince，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China;2．InstituteofEarthquakeProtectionandDisasterMitigation，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract:Inthispaper，responsesurfacemethodisadoptedtoupdatethefiniteelementmodelofthestructurebasedonstaticanddynamictestdatasimultaneously．Usingthereasonableexperimentdesignandregressiontech-niques，aresponsesurfacemodelisformulatedtoapproximatetherelationshipsbetweentheparametersandre-sponsevaluesinsteadoftheinitialfiniteelementmodelforfurtherupdating．Inordertoinvestigatethefeasibilityandaccuracyofthisapproach，anumericalexampleofasimplysupportedbeamistakenascasestudyandfiniteel-ementmodelofthebeamwithassumeddamageisupdatedfirst．Theobjectivefunctionisbuiltbasedondeflectionsandmodalfrequenciesfromstaticanddynamicanalysissimultaneously．Theobjectivefunctionsbasedondeflec-tionsandmodalfrequenciesseparatelyarealsobuiltforcomparison．Updatedresultsshowthatupdatedparametersfromallthreeobjectivefunctionsareclosetotheassumedvaluesandupdatedparametersbasedondeflectionsandmodalfrequenciessimultaneouslyaremoreaccuratethantheothers．Furthermore，thisapproachisappliedtoup-datethefiniteelementmodelofaprestressedreinforcedconcreterigidframe-continuousgirdersbridgebasedonthein-situstaticanddynamicmeasurementresults．Then