大论文(基于静力测量数据的梁式结构统计模型修正).doc

基于静力测量数据的梁式结构统计模型修正张林林武汉理工大学
(申请工学硕士学位论文)
基于静力测量数据的梁式
结构统计模型修正

培养单位:土木工程与建筑学院
学科专业:结构工程
研究生:张林林
指导教师:黄斌教授
2013年5月
基于静力测量数据的梁式结构统计模型修正张林林武汉理工大学
附4:
分类号密级
UDC 学校代码 10497

学位论文
题目基于静力测量数据的梁式结构统计模型修正
英文 Statistical model updating of beam structures
题目 based on static measurement data
研究生姓名张林林
指导教师
姓名黄斌职称教授学位博士
单位名称土木工程与建筑学院邮编 430070
申请学位级别硕士学科专业名称结构工程
论文提交日期 论文答辩日期
学位授予单位武汉理工大学学位授予日期
答辩委员会主席评阅人

2013年05月
独创性声明
本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名: 日期:
关于论文使用授权的说明
本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。
(保密的论文在解密后应遵守此规定)
研究生签名: 导师签名: 日期:
摘要
随着工程结构变得更加大型,更加复杂,结构的安全性也受到更加广泛的关注,因此利用有限元模拟技术对实体结构进行各种分析变得十分普遍。在建模分析过程中,由于建模误差、施工过程中造成的尺寸误差及实际结构在使用过程中导致的刚度的改变等因素的影响,有限元模型的理论计算结果与结构实测结果间总存在偏差。因此在实际应用中,需要对有限元模型进行统计修正,使得修正后有限元模型的理论计算响应值与结构实测响应值能够一致。到目前为止,已有很多研究有限元模型修正的方法。本文结合其他研究者的工作,利用静力位移测量数据,对结构的统计模型修正方法进行了研究,并探讨了测量噪声对计算结果的影响。研究的主要工作包括以下几个方面:
1、对国内外有限元模型修正的方法进行了简单归纳和综述,评价了各种方法的利弊,得出在概率的范畴内对有限元模型进行统计修正不可避免。同时应用静力位移进行模型修正时要考虑不同概率分布的测量误差的影响。
2、应用随机有限元方法及静力凝聚法推导了在不考虑测量噪声影响时,基于静力挠度测量值的统计模型修正方法。利用该方法可以得到结构各单元的修正系数。数值算例表明,该方法的模型修正结果良好,且经过修正后的理论计算模型的竖向位移值与结构的实测位移值相一致。
3、考虑到在静力位移的测量过程中,不可避免地存在测量噪声的影响,且测量噪声的概率分布类型受到多种因素的影响,很难确定其具体的类型。本文将测量误差的概率分布分为正态分布和非正态分布两种不同情形分别研究。当测量误差为贝塔分布时,将修正系数按非正交多项式展开,并将位移的测量误差考虑为多个因素的影响。在数值算例的模拟中,考虑了变异系数的不同对计算结果的影响。数值算例表明,本文计算方法的结果与蒙特卡洛方法的结果吻合,表明本文方法的有效性。
关键词:模型修正;静力位移;静力凝聚;修正系数;测量误差;概率分布
Abstract
As engineering structure es more large-scale plex, the safety of the structure has also drawn more attention, so it es mon to use the finite element simulation technology to conduct various analysis for the real structure. In the process of modeling analysis, there is always a deviation between the theoretical calculation results of the finite element model and the measured results due to the modeling errors, size errors cau