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基于实数编码遗传算法的桥梁有限元模型修正方法

论文摘要

为克服传统桥梁有限元模型修正迭代优化过程中存在的局部收敛和提高模型修正精度,提出了联合实数编码遗传算法与静动力实测数据的有限元模型修正方法;引入四边形等参元理论和牛顿迭代法编制宏命令,实现有限元模型中车辆荷载的快速自动加载;基于结构有限元模型静动力特性构造目标函数,以实数编码遗传算法为优化策略,采用MATLAB平台建立了有限元模型修正框架;通过对一个简支框架结构的数值模拟,对比了所提出优化方法与其他方法的收敛效率和修正结果,以验证所提出方法的有效性;采用拉丁超立方体抽样分析了有限元模型参数变化对桥梁动力响应的影响,以确定待修正参数,并采用所提方法修正了一座改建的空心板桥梁的实体有限元模型。分析结果表明:零阶算法和一阶算法对参数的敏感性和修正范围依赖大,选用敏感性较小的参数或者参数修正范围大于50%将会导致错误的修正结果;实数编码遗传算法对初始输入不敏感,可避免局部收敛的情况;采用灵敏度分析得到的主要待修正参数有空心板弹性模量、现浇层弹性模量以及支座横桥向和顺桥向的约束刚度;修正后的空心板弹性模量增幅约为19.13%,现浇层弹性模量增幅约为16.00%,横向约束刚度增幅约为46.21%,纵向约束刚度增幅约为72.72%,修正后的有限元模型的静动力特性与实测响应吻合良好,各测点静力响应误差均小于4%,动力响应误差小于3%。

论文目录

  • 0 引 言
  • 1 有限元模型修正框架
  •   1.1 目标函数与静力工况车轮荷载加载
  •     1.1.1 目标函数
  •     1.1.2 静力工况车轮荷载自动加载
  •   1.2 基于RCGA的桥梁有限元模型优化分析
  • 2 修正方法验证
  • 3 计算结果分析
  •   3.1 桥梁概况
  •   3.2 初始有限元模型
  •   3.3 静动力荷载试验
  •   3.4 有限元模型修正过程
  •     3.4.1 参数敏感性与修正范围
  •     3.4.2 迭代优化过程
  •     3.4.3 修正结果
  • 4 结 语

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 韩万水,刘修平,邓露,杜群乐,李光玲

    关键词: 桥梁工程,有限元模型,修正方法,实数编码遗传算法,静动力特性,目标函数,基准模型

    来源: 交通运输工程学报 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 公路与水路运输

    单位: 长安大学公路学院,湖南大学土木工程学院,石家庄市交通运输局

    基金: 国家自然科学基金项目(51878058)

    分类号: U441

    DOI: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.02.002

    页码: 14-24

    总页数: 11

    文件大小: 3489K

    下载量: 354

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/799cb900593cea0bb403eba9.html