结构静力有限元模型修正中的目标函数构造分析.pdf

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1、第32卷第8期河南科学Vo1．32No．82014年8月HENANSCIENCEAug．2014文章编号：1004-3918(2014)08-1486-05DOI：10．13537~．issn．1004—3918．2014．08．026结构静力有限元模型修正中的目标函数构造分析邓苗毅，邵凤菊(1_郑州航空工业管理学院，郑州450015；2．许昌水利建筑工程有限公司，河南许昌461000)摘要：阐述了利用静载试验成果、进行结构静力有限元模型修正的一般的过程，在分析其修正优化目标函数构造主要影响因素的基础上，提出了综合考虑结构试验荷载测试误差、静力试验响应

2、测试误差和响应类型差异(数值大小差异)的目标函数构造方法，并通过简支梁静载试验的数值算例进行了应用验证．关键词：静载试验；有限元；模型修正；目标函数中图分类号：U446文献标识码：AobiectiveFunctionConstructionforStructuralStaticsFiniteElementModelUpdatingDengMiaoyi，ShaoFengju(1．ZhengzhouInstituteofAeronauticalIndust~Management，Zhengzhou450015，China：2．XuchangWaterCon

3、servancyConstructionEngineeringC0．Ltd．，Xuchang461000，HenanChina)Abstract：Usingstaticsloadtestresult，weexpatiatedthegeneralprocessofstructuralstaticsfiniteelementmodelupdating．Basedonchiefinfluencefactoranalysisforupdatingoptimizationobjectivefunctionconstruction，thetechniqueofob

4、jectivefunctionconstructionisproposed，whichisanoverallconsiderationofthetestloadmeasureerror，testresponsemeasureerrorandtestresponsetypedifference(ornumericalvaluegreatdisparity)ofthestructurestaticsloadtest．Andwithapplicationonasimplysuppofledbeamnumericalexamplesanalysis，thist

5、echniqueisconfirmed．Keywords：staticsloadtest；finiteelement；modelupdating；objectivefunction建立精确的、能反映当前实际状况的结构有限元计算分析模型，是既有大型土木结构，尤其是大型桥梁进行安全监测、病害评估、性能评价和维修加固，保证其安全营运的必要前提和基础⋯．由于模型误差、参数误差和长期运营结构损伤等因素的影响，依据原设计图纸、相关标准等建立的结构有限元模型与实际结构往往存在差异．因此，必须对所直接建立的结构有限元模型进行修正和调整，使之能够(或者在某种意义下)真实

6、反映实际结构的当前状况．结构有限元模型修正，是获得结构计算响应与荷载测试响应一致的结构有限元模型参数的过程口．基于静力荷载测试的结构静力有限元模型修正由于具有较高的精度、且其参数修正结果更具稳定性和可靠性，它在土木工程领域受到越来越多研究者的关注．结构静力有限元模型修正过程中优化目标函数的构造，即优化目标函数构造形式及组成变量的构造问题n]，直接关系到优化计算过程的成功实现和模型参数修正结果的精度，是结构静力有限元模型修正的主要研究内容之一．本文在分析其修正优化目标函数构造主要影响因素的基础上，提出了综合考虑结构试验荷载测试误差、静力试验响应测试误差和

7、响应类型差异(数值大小差异)的目标函数构造方法；通过一片简支梁静载试验的数值算例分析，进行了应用验证．收稿日期：2014—03—16基金项目：河南省科技攻关项目(122102310655)作者简介：邓苗毅(1975一)，男，河南偃师人，副教授，博士，主要从事公路桥梁检测、评价与加固研究工作．2014年8月邓苗毅，等：结构静力有限元模型修正中的目标函数构造分析一1487—1结构静力有限元模型修正优化目标函数构造分析1,1结构静力有限元模型修正的一般原理直接基于结构静力有限元模型的修正方法的基本原理是：利用结构静力荷载试验的实测响应成果，直接在结构有限元模

8、型的基础上，通过各种优化计算过程，不断调整结构有限元模型的关键力学性能参数(主要是：单元截面特