【碩士】基于優(yōu)化原理的桅桿結(jié)構(gòu)有限元模型修正

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　　【碩士】基于優(yōu)化原理的桅桿結(jié)構(gòu)有限元模型修正　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：武漢理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　桅桿結(jié)構(gòu)是一類應(yīng)用廣泛的高柔風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，較易因風(fēng)力引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件疲勞破壞而造成整個桅桿結(jié)構(gòu)的倒塌。避免桅桿結(jié)構(gòu)構(gòu)件風(fēng)致疲勞破壞的發(fā)生，保證桅桿結(jié)構(gòu)的安全是已成為新世紀(jì)土木工程領(lǐng)域的一個前沿研究熱點。因此，建立一套桅桿結(jié)構(gòu)安全預(yù)警的系統(tǒng)，避免桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞引起的倒塌破壞，具有深遠(yuǎn)的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。而結(jié)構(gòu)有限元的修正，是實現(xiàn)桅桿結(jié)構(gòu)安全預(yù)警的基礎(chǔ)，本文以這樣一個實際工程中的疑難問題為背景，提出了桅桿結(jié)構(gòu)有限元模型修正的理論和方法?！　? 在對桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞的計算中，所采用的有限元模型是理論模型，這與實際結(jié)構(gòu)模型會有差異。對于桅桿結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計，只要這種差異偏于安全即可。但在桅桿結(jié)構(gòu)風(fēng)致疲勞安全預(yù)警系統(tǒng)中，這種差異則會導(dǎo)致預(yù)警失實而失效，所以應(yīng)建立一套桅桿結(jié)構(gòu)的有限元模型修正方法。由于鋼結(jié)構(gòu)的模型誤差主要體現(xiàn)對桿件連接剛度而非對桿件的物理尺寸的把握上，本文提出了以構(gòu)件節(jié)點連接剛度為修正指標(biāo)的基于規(guī)劃優(yōu)化的結(jié)構(gòu)有限元模型修正的方法。　　本文建立了桅桿結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，該模型采用非線性單元，考慮了纖繩的幾何非線性與應(yīng)力剛化效應(yīng)，也考慮了桿身于纖繩的耦合作用，然后對該模型進(jìn)行了非線性動力分析，由此得到桿身節(jié)點的響應(yīng)，通過對結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)和位移頻譜的分析，仿真分析結(jié)果表明，所建立的數(shù)值模型能夠反映桅桿結(jié)構(gòu)的基本特征?！　? 本文把桅桿結(jié)構(gòu)桿身的桿件劃分為五個單元，并推導(dǎo)出五單元桿件的單元剛度矩陣，并在此基礎(chǔ)上建立了以固結(jié)系數(shù)表示的三維空間桅桿結(jié)構(gòu)有限元模型，采用優(yōu)化的方法，以實測結(jié)構(gòu)響應(yīng)和計算結(jié)構(gòu)響應(yīng)之差的最小為目標(biāo)函數(shù)，以桅桿結(jié)構(gòu)水平腹桿和斜桿的節(jié)點聯(lián)結(jié)剛度為設(shè)計變量，以設(shè)計變量的取值范圍為約束條件，當(dāng)約束條件中的取值令目標(biāo)函數(shù)值最小值時，識別出設(shè)計變量的取值。根據(jù)本文的研究可以得知，優(yōu)化方法可以很好的用于結(jié)構(gòu)有限元模型的修正。　　

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