結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測多尺度有限元模型修正方法.pdf

1、用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器數(shù)量有限，不能監(jiān)測結(jié)構(gòu)所有關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)信息，僅僅基于健康監(jiān)測系統(tǒng)采集到的信息對結(jié)構(gòu)在建和運(yùn)營期間進(jìn)行監(jiān)測是不全面的。因此，有必要對結(jié)構(gòu)建立有限元模型來模擬結(jié)構(gòu)真實行為，輔助結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測。多尺度有限元模型對整體結(jié)構(gòu)采用宏觀單元建模，對局部關(guān)鍵結(jié)構(gòu)采用細(xì)觀單元建模，使有限元模型同時獲得結(jié)構(gòu)整體信息和結(jié)構(gòu)局部細(xì)節(jié)信息。本文以珠海歌劇院鋼結(jié)構(gòu)為應(yīng)用背景，提出對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)細(xì)觀尺度建模和對桿件宏觀尺度建

2、模相結(jié)合的多尺度有限元模型修正方法。
　　針對結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)觀多尺度建模研究，選取珠海歌劇院關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，即焊接箱型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多尺度建模研究。通過解決焊接箱型節(jié)點(diǎn)桿件相交處細(xì)觀單元建模的難點(diǎn)問題，實現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)的細(xì)觀尺度建模。進(jìn)而研究細(xì)觀尺度節(jié)點(diǎn)模型與宏觀尺度梁單元的連接方法，并選用珠海歌劇院小貝殼上多個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多尺度建模，通過宏觀尺度模型與多尺度模型的結(jié)構(gòu)響應(yīng)對比，驗證節(jié)點(diǎn)細(xì)觀尺度模型及其與宏觀尺度連接方法的合理性。
　　提出多

3、尺度有限元模型修正方法。采用參數(shù)型模型修正法，基于結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度分析，確定結(jié)構(gòu)待修正參數(shù)。運(yùn)用拉丁超立方試驗設(shè)計，得到結(jié)構(gòu)樣本參數(shù)，建立基于結(jié)構(gòu)不同參數(shù)變量和不同目標(biāo)函數(shù)的徑向基響應(yīng)面，并驗證徑向基響應(yīng)面模型精度。結(jié)合遺傳算法 NSGA-II，對徑向基函數(shù)方程進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，確定結(jié)構(gòu)最優(yōu)參數(shù)，實現(xiàn)多尺度有限元模型修正。以小貝殼結(jié)構(gòu)多尺度模型為例，通過對不同參數(shù)組合的多尺度有限元模型修正，驗證方法的有效性。
　　針對珠海歌劇院大貝殼