[發明專利]一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法

在審

• 申請號: 202110641710.2
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113283143A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 劉才瑋;徐恒志;苗吉軍;侯東帥;肖建莊;王甫來
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F111/08;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 李玉賓

1.一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：包括：步驟1、建立有限元模型；步驟2、采用概率設計模塊PDS對參數進行靈敏度分析，根據靈敏度分析結果對待修正參數進行選取，并分類為全局參數和局部參數；步驟3、對全局參數用傳統響應面法進行修正，局部參數采用改進響應面法進行修正；步驟4、采用序列二次規劃算法進行優化求解。

2.如權利要求1所述的一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：所述的步驟1中，利用ANSYS建立疊合梁有限元模型，忽略鋼筋與混凝土之間的黏結滑移作用；混凝土采用Solid65單元模擬，縱筋與箍筋均采用Link8單元模擬，為防止有限元模型兩端支座處產生應力集中導致試件開裂，在梁模型邊界條件處設置鋼墊塊，鋼墊塊采用Solid45單元進行模擬，考慮試驗過程中邊界條件，采用線性彈簧單元Combin14單元模擬試驗梁兩端支座豎向剛度。

3.如權利要求2所述的一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：所述的步驟1中，為了模擬疊合梁預制部分與現澆部分的相對滑移，在疊合面插入由Combin14單元組成的三維聯結單元，三個方向分別代表沿疊合面法向、縱向和橫向的相互作用，使上下兩層混凝土單元通過彈簧單元傳遞內力，其中橫向與縱向彈簧單元剛度相同。

4.如權利要求3所述的一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：所述的步驟2中，根據靈敏度分析結果選取混凝土彈性模量E、混凝土密度DS、左側支座豎向彈簧剛度K1、右側支座豎向彈簧剛度K2、疊合面三維聯結彈簧縱向及橫向剛度K3、疊合面三維聯結彈簧法向剛度K4為待修正參數。

5.如權利要求4所述的一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：所述的步驟2中，靈敏度分析后，根據待修正參數對動力響應與靜力響應的靈敏度不同，分為對頻率響應敏感的全局參數、及對位移與振型響應敏感的局部參數。

6.如權利要求5所述的一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：所述的步驟2中，全局參數包括：混凝土彈性模量與混凝土密度；局部參數包括：疊合面三維聯結彈簧縱向及橫向剛度與法向剛度，兩端支座豎向彈簧剛度。

7.如權利要求6所述的一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：

所述的步驟3中，選用高斯徑向基函數對響應面模型進行改進，如式(7)所示：

式中，φ(r)表示基函數，c表示基函數的形狀參數，e表示自然常數2.71，r表示試驗設計空間內任意一點到某一中心點的徑向距離，其中c通過工程經驗或多次試驗取得。

8.如權利要求7所述的一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：所述的步驟3中，所述的改進響應面法的過程如下：首先進行試驗設計，在參數取值范圍內隨機抽取一組樣本點，利用有限元計算其響應值；接著，對樣本點與響應值進行擬合，得到二次響應面模型并檢驗響應面模型精度；然后，利用二次響應面函數表達式計算得到的響應值與原模型計算得到的響應值做差，得到響應面模型殘差；然后，利用徑向基函數對殘差進行插值擬合，將得到的徑向基函數與二次響應面模型相加便得到新的響應面模型函數；在得到新的響應面函數后，對響應面進行精度檢驗，若不能滿足要求，則繼續計算殘差并計算徑向基函數，再次與新的響應面函數相加，利用徑向基函數改進響應面模型，重復上述步驟，直到響應面模型的精度滿足要求，此時，得到最終響應面模型。

9.如權利要求8所述的一種基于動靜力數據的疊合梁有限元模型修正方法，其特征為：所述的步驟4中，采用序列二次規劃算法對目標函數進行優化求解。