基于最小秩的结构有限元模型修正方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sorkayi
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随着经济和科技的发展,工程结构不断向大跨、高耸、组合结构方向发展,对大型复杂的重要工程结构进行健康监测已成为一个必然的发展趋势。结构损伤识别和结构有限元模型修正是结构健康监测领域的重要组成部分,而且结构损伤识别大多基于结构有限元模型,可见确保结构有限元模型的准确性至关重要,发展有限元模型修正技术是必要和迫切的。近年来结构有限元模型修正方法得到了快速发展,发展了一系列结构有限元模型修正方法,但大多有限元模型修正方法的修正结果过于平滑,不能凸显结构损伤的局部性。针对结构有限元模型损伤的局部性问题,本文研究了基于最小秩的结构有限元模型修正方法。本文的主要研究内容如下。针对结构有限元模型修正中损伤的局部性问题,发展了一种基于最小秩的结构有限元模型修正方法。同时分别采用模型缩聚和模态扩展方法,研究实测自由度不完整情况下的最小秩模型修正方法,扩展了最小秩模型修正方法的应用。文中利用一级矩阵的概念推导了结构刚度连接矩阵,相比之前的灵敏度求解方法,使得计算过程变得简单、准确。同时改进了结构损伤单元数的判断方法,使损伤单元数的确定能够更加准确。最后利用平面钢桁架和平面简支梁有限元模型进行了数值模拟,模拟结果表明:在不同噪声水平下基于最小秩的结构有限元模型修正结果较准确,且能很好地凸显损伤的局部性;在实测自由度不完整的情况下,最小秩模型修正结果也能较好地凸显损伤的局部性。
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