基于试验数据的吊拉组合模型桥梁有限元模型修正

为获得吊拉组合模型桥梁的基准状态,结合子结构与响应面有限元模型修正方法,建立一种新的桥梁结构有限元模型修正方法。依据构造及力学特点,划分子结构并选择待修正参数;基于方差分析,利用参数显著性检验确定待修正参数;用均匀设计方法生成待修正参数样本集,由有限元分析获得对应的响应信息后,建立每一待修正参数与目标值的响应面模型;建立自振频率和位移适应度函数线性组合的联合目标函数,利用模型桥梁的静动力试验数据,由遗传算法获得参数的修正量,实现测试结果与有限元计算结果间误差的最小化。试验结果表明:所提方法能在确保设计参数合理且具有明确物理意义的前提下,对桥梁结构有限元模型实现有效的修正。     

混凝土刚架拱桥加固后承载力的联合静动力法评估

根据国内外的经验,对于混凝土桥梁,单纯依靠动载测试信息来评定有限元模型是不够的,必须借助于静载测试的信息来进一步修正有限元模型,然后通过建立经过静动力修正的有限元模型,运用联合静动力的方法,才能对现有混凝土刚架拱桥承载力进行评估,因此,以吴江某刚架拱桥为例,就静动力有限元模型的建立及静动力试验结果和计算结果的比较等做了较详细的介绍。     

冲击作用下预加荷载钢筋混凝土板动力响应及破坏模式研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立预加荷载钢筋混凝土板的模型,对预加荷载钢筋混凝土板在冲击作用下的动力响应和破坏模式进行研究.模型考虑了应变率效应的影响,混凝土采用塑性损伤模型,钢筋采用Cowper-Symonds模型.为了验证有限元模拟的准确性,对已有试验进行有限元模拟,有限元结果与试验数据吻合良好,说明有限元模型的有效性.建立不同参数组合模型,分析冲击质量、冲击速度、预加荷载、配筋率参数对钢筋混凝土板动力响应和破坏模式的影响.结果表明:冲击质量和冲击速度是影响板动力响应的主要因素,冲击质量相同时,板中心挠度与冲击速度呈平方增长关系;在冲击过程中,板的损伤破坏主要集中在冲击块与板接触的区域.根据板的变形和应力损伤划分三种冲击响应模式,基于最大位移准则给出了三种响应模式对应板中心挠度与计算跨度比值范围.     

悬索桥结构基于敏感性分析的动力有限元模型修正

提出一种悬索桥结构基于特征值敏感性分析的有限元模型修正方法.由结构特征值关于模型参数的灵敏度矩阵建立理论/试验频率差与模型参数摄动之间的关系式.根据待修正参数的不确定性,将参数摄动限制于预设的范围,并将参数修正转化为不等式约束优化问题迭代求解.通过一1/150比例的悬索桥模型的试验分析,验证了这一模型修正方法的可行性.     

钢筋混凝土梁非线性有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS对一钢筋混凝土简支梁进行数值模拟,通过引出混凝土塑性损伤模型及材料损伤因子等参数描述了构件的破坏过程及其极限承载力.ABAQUS分析值与试验结果对照发现,使用ABAQUS模拟钢筋混凝土结构的精度较高,为今后复杂结构内力变形有限元分析提供了参考.     

多梁式混凝土桥梁结构刚度的裂缝特征——动力分解综合识别法

基于有限模型梁的静、动力交替试验研究,分析了钢筋混凝土梁的基频、静刚度、动刚度在“正常使用”阶段的变化规律,建立静、动刚度比与结构内力、自振基频的回归关系式,在对混凝土梁进行非线性分析的基础上,建立了结构裂缝统计参数与结构特征参数之间的回归关系。基于模型桥的静、动力交替试验研究,分析了多梁式T型结构在“正常使用”阶段的变形、应力、内力、频率的变化规律和裂缝开展过程及其统计参数。提出易被工程技术人员所接受的多梁式结构预测评估的动力分解法——根据外观裂缝检查成果和动力试验参数将桥跨结构分解为单片梁,获得各梁目前状态下的动刚度及静刚度,并得到模型试验成果的验证。     

基于Kriging代理模型的异形钢桁架桥有限元模型修正

文章通过实例介绍了运用Kriging代理模型修正有限元模型参数的方法。选取宣城市滨湖路钢桁架桥作为研究对象,建立其有限元计算模型,通过环境激励试验,测量出桥梁结构的振动响应与基本频率,建立了关于桥梁结构参数与结构响应之间的Kriging代理模型。利用所建立的Kriging代理模型修正原有限元模型,并验算修正后的有限元模型的精度。研究结果表明,基于Kriging代理模型的有限元模型修正方法,可以利用桥梁的荷载试验结果对桥梁进行有限元模型的参数修正,Kriging代理模型的预测结果与实测结果吻合较好。     

在役T构桥梁的有限元模型修正

有限元模型修正是建立精确的基准有限元模型的基础。以在役T构桥梁——324国道乌龙江大桥为工程背景,利用ANSYS软件建立了全桥结构的三维有限元模型,进行了结构静、动力数值模拟分析,并与实测结果进行了比较;结果表明,未修正的有限元模型计算结果与实测结果存在较大误差。通过参数灵敏度分析,确定了对桥梁结构静、动力特性影响均较大的参数;采用零阶和一阶算法,基于自振频率与静力挠度组合的目标函数,对乌龙江大桥有限元模型进行了修正。修正后的有限元模型能较真实地反映结构的实际状态,可作为该桥梁长期健康监测与状态评估的基准有限元模型。     

非线性有限元法在混凝土结构分析中的应用

通过对混凝土材料本构关系模型的介绍,阐述了有限元建模的方法。利用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土简支梁承载力的有限元分析过程模拟,进行混凝土结构非线性静力计算。分析结果表明,有限元分析结果与试验结果符合得较好,利用有限元非线性分析能够获得正确可靠的结果。     

基于二阶泰勒级数展开和风驱动优化算法的结构有限元模型修正

为得到结构响应与修正参数之间的函数关系、简化参数迭代过程，通过推导结构响应关于修正参数的一阶与二阶泰勒级数展开，并选用具有寻优效率高、全局搜索能力强的风驱动优化算法，建立了基于二阶泰勒级数展开和风驱动优化算法的结构有限元模型修正方法。同时，为求解响应关于修正参数的二阶泰勒级数展开，采用差分法近似求得响应关于修正参数的一阶和二阶偏导数。利用该方法对算例模型进行了修正，并对比了一阶和二阶泰勒级数展开的修正效果。结果表明：二阶泰勒级数展开的修正效果明显优于一阶泰勒级数展开，增加二阶偏导数项可以更好地反映响应与修正参数之间的函数关系。基于该方法，采用实桥的静动力测试数据对青林湾大桥的有限元模型进行了修正，修正后的有限元模型能够较好地反映大桥的实际状况。     

受损RC梁的动静力刚度关系研究

根据相似理论,建立了钢筋混凝土简支梁和钢筋混凝土梁式结构的静、动力相似模型,通过控制位移对梁式结构逐级加载,在不同损伤程度下,对模型梁作静、动力交叉试验,结合模型梁试验结果,建立了动静力刚度之间的经验公式,实现了由动力参数来预测梁式结构的静刚度,为钢筋混凝土梁式结构的快速检测与承载力评估提供了理论基础。     

结构有限元模型修正综述

结构有限元分析模型计算的结构响应与实测响应之间不可避免地存在一定偏差。利用结构现场实测的响应信息修正其结构有限元分析模型,使得修正后结构有限元模型计算的响应值与试验值趋于一致,此过程即为结构有限元模型修正。本文对结构动力模型修正和静力模型修正的一般理论及其进展进行了综述,讨论了有限元模型修正中的若干重要技术问题。     

钢筋混凝土轴心受压T形柱力学性能研究

针对钢筋混凝土轴心受压T形柱的受力性能,采用有限元分析技术进行非线性数值模拟,计算值与试验值吻合较好,表明论文建立的三维有限元模型是合理的。利用该模型,探讨长细比、混凝土强度、纵筋配筋率、箍筋配箍率等参数对试件力学性能的影响。     

钢筋混凝土T形梁优化设计研究

利用有限元软件ANSYS建立钢筋混凝土T形梁参数化模型,以截面尺寸和纵向受力钢筋面积为设计变量,以造价最省为优化目标,并以跨中挠度、最大混凝土压应力和钢筋拉应力为状态变量,对钢筋混凝土T形梁设计进行了优化,与规范设计相比,有限元优化设计能得到更加经济合理的结果。     

基于径向基神经网络的桥梁有限元模型修正

基于某预应力混凝土大跨刚构-连续梁桥的ANSYS有限元模型,提出一种基于径向基神经网络的有限元模型修正方法。该方法以不同设计参数条件下有限元模型模态分析频率作为输入向量,以对应的桥面单元、中墩、边墩的弹性模量、密度等设计参数修正值作为输出向量,利用径向基神经网络来逼近两者之间的非线性映射关系。结合该桥梁结构健康监测系统中加速度传感器监测的桥梁结构动力反应的加速度数据,利用神经网络的泛化特性,直接计算出有限元模型设计参数的修正值。研究结果表明:修正后的有限元模型能更真实地反映结构的物理状态,较好地反映该桥梁结构的真实动力特性。     

预应力型钢混凝土梁有限元数值分析

介绍了如何利用ABAQUS有限元软件建立预应力型钢混凝土结构的模型,以型钢混凝简支梁与预应力型钢混凝土简支梁为例,采用实体单元和杆单元用建立了结构的空间分析模型,并与试验结果对比,取得比较好的效果。验证了有限元方法的可行性。     

预应力连续箱梁桥的动力有限元模型修正

以张家港河大桥为对象,建立主桥的初始有限元模型,基于频率指标和振型相关系数指标,定义了相比传统更合理的目标函数,利用实数编码加速遗传算法,基于环境激励模态试验的前7阶模态参数,对其初始有限元模型进行修正,并利用后3阶模态参数,对修正后有限元模型的预测能力进行评估。由修正结果和预测能力可知,采用上述指标定义的目标函数和实数编码加速遗传算法,对预应力混凝土连续梁桥的有限元模型进行修正,获得准确反映其实际动力行为的有限元模型。     

基于ANSYS钢筋混凝土简支梁极限荷载研究

基于ANSYS建立钢筋混凝土简支梁有限元模型,对其进行了在集中荷载下,不同配筋方案对混凝土极限荷载的影响的研究。首先利用试验资料对有限元模型进行了验证分析。结果表明,对于混凝土简支梁极限荷载,有限元结果与试验结果吻合较好。然后对钢筋横截面分布、箍筋配筋率两个方面进行参数化研究,揭示了每种参数对极限荷载的影响规律,并根据计算分析结果,提出了几点配筋方案的建议。     

基于健康监测的连续刚构桥有限元模型确认(Ⅰ)——基于响应面法的有限元模型修正

有限元模型修正不能考虑不确定性和进行响应预测,而模型确认是模型修正的发展,该系列论文建立了桥梁有限元模型确认的基本方法。主要讨论模型确认的关键步骤之一——基于响应面的桥梁有限元模型修正方法,包括试验设计、参数筛选、响应面模型选择以及模型检验等;基于下白石大桥的实时健康监测,利用响应面方法成功地对下白石大桥的有限元模型进行修正。结果表明:有限元模型修正后的计算结果与实测结果比较吻合,最大相对误差不超过6%,修正后的有限元模型可以进一步应用于模型确认,对桥梁健康监测和安全评估有益。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件缩尺效应的数值模拟研究

基于一组用于爆炸荷载下钢筋混凝土构件动力响应的无量纲相似准则,结合已有钢筋混凝土板缩尺抗爆试验数据,采用显式动力有限元软件LS-DYNA及弹塑性混凝土损伤本构模型,建立爆炸荷载作用下原型和缩尺钢筋混凝土板有限元模型,研究缩尺效应中缩尺系数、材料断裂能和材料应变率对钢筋混凝土板动力响应相似性的影响。结果表明：(1)采用弹塑性损伤本构模型能有效反映钢筋混凝土构件动力响应的缩尺效应,且缩尺模型的破坏形式及位移满足相似率;(2)当缩尺系数为0.2时,缩尺数值模型无法有效表征原型构件的损伤分布及位移响应,使其不满足钢筋混凝土板动力响应的相似率;(3)混凝土材料断裂能对构件动力响应的相似率影响不大,而混凝土应变率对缩尺模型的动力响应具有较大影响。研究结果可为钢筋混凝土构件抗爆试验中缩尺系数和模型材料选择、有限元模型中相关材料断裂能和应变率选取提供有效建议。