【碩士】基于優(yōu)化原理的桅桿結構有限元模型修正

內容簡介

　　【碩士】基于優(yōu)化原理的桅桿結構有限元模型修正　　授予學位：碩士　　學位授予單位：武漢理工大學　　學位年度：2008　　桅桿結構是一類應用廣泛的高柔風敏感結構，較易因風力引起的結構構件疲勞破壞而造成整個桅桿結構的倒塌。避免桅桿結構構件風致疲勞破壞的發(fā)生，保證桅桿結構的安全是已成為新世紀土木工程領域的一個前沿研究熱點。因此，建立一套桅桿結構安全預警的系統(tǒng)，避免桅桿結構風致疲勞引起的倒塌破壞，具有深遠的理論意義和廣闊的應用前景。而結構有限元的修正，是實現(xiàn)桅桿結構安全預警的基礎，本文以這樣一個實際工程中的疑難問題為背景，提出了桅桿結構有限元模型修正的理論和方法。　　在對桅桿結構風致疲勞的計算中，所采用的有限元模型是理論模型，這與實際結構模型會有差異。對于桅桿結構的抗風設計，只要這種差異偏于安全即可。但在桅桿結構風致疲勞安全預警系統(tǒng)中，這種差異則會導致預警失實而失效，所以應建立一套桅桿結構的有限元模型修正方法。由于鋼結構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，本文提出了以構件節(jié)點連接剛度為修正指標的基于規(guī)劃優(yōu)化的結構有限元模型修正的方法?！　? 本文建立了桅桿結構的數(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力剛化效應，也考慮了桿身于纖繩的耦合作用，然后對該模型進行了非線性動力分析，由此得到桿身節(jié)點的響應，通過對結構位移響應和位移頻譜的分析，仿真分析結果表明，所建立的數(shù)值模型能夠反映桅桿結構的基本特征?！　? 本文把桅桿結構桿身的桿件劃分為五個單元，并推導出五單元桿件的單元剛度矩陣，并在此基礎上建立了以固結系數(shù)表示的三維空間桅桿結構有限元模型，采用優(yōu)化的方法，以實測結構響應和計算結構響應之差的最小為目標函數(shù)，以桅桿結構水平腹桿和斜桿的節(jié)點聯(lián)結剛度為設計變量，以設計變量的取值范圍為約束條件，當約束條件中的取值令目標函數(shù)值最小值時，識別出設計變量的取值。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構有限元模型的修正?！　?

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