基于环境激励栈桥模态分析与模型修正方法研究

摘要

安全性和舒适度，对于建筑而言，尤为重要。因此，如何使建筑物及构筑物的安全性、耐久性以及舒适度进一步完美结合，具有重要的意义。对于传统模态试验方法，都是需要施加一个外界激励，一般有费用高、影响结构正常使用的缺点而难以实现。本文所讲述的是基于环境激励下的模态参数识别，不需要专门的外界激励，而且不影响结构的正常使用，同时大大降低了实验费用。
　　本文以缩尺模型和实际工程为背景，从振动测试和模态分析的基本理论入手，进行单层柱面网壳缩尺模型的ANSYS数值模拟和环境振动试验，为栈桥的理论模态分析、试验模态分析以及模型修正做准备工作。
　　首先进行基于环境激励下的单层柱面网壳振动试验，利用随机子空间法计算单层柱面网壳的动态特性如频率和振型，掌握结构动力性能与结构各参数之间的关系；利用ANSYS中子空间法识别网壳的理论动态数据，对比分析网壳结构理论数据和试验数据，证明基于环境激励下模态分析的可行性。
　　其次以某栈桥工程为背景，基于环境激励下进行栈桥试验模态分析获取其结构模态参数，并以试验测试频率和ANSYS分析频率差值作为目标函数，以栈桥桥面厚度作为优化参数，通过模态置信准则（MAC）指标，对比栈桥初始有限元和修正后的有限元，识别两个阶段连廊的质量差值以及混凝土板厚，和实际结果吻合较好。
　　该论文有图127幅，表25个，参考文献75篇。

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变量注释表

1绪论

1.1研究的背景及意义(Background and Significance of Subject)

1.2课题研究现状（Situation Research）

1.3本文研究目标及内容(Main Target and Contents)

1.4技术路线（Technology Roadmap）

1.5本文特色与创新（The Features and Innovation of Article）

2模态分析与模型修正的基本理论

2.1引言(Introduction)

2.2 基于环境激励下工程结构模态分析的基本理论(Based on the Basic Theory of Incentives under Environmental Engineering Structures Modal Analysis)

2.3有限元模型修正的理论基础(The Theoretical Basis of the Finite Element Model Updating)

2.4本章小结(Summary)

3基于环境激励下缩尺模型的模态分析

3.1引言(Introduction)

3.2单层柱面网壳的有限元模型模态分析(Finite Element Model of a Single-layer Reticulated Cylindrical Shells Modal Analysis)

3.3单层柱面网壳结构试验方案设计(Single cylindrical Reticulated Shell Design Test)

3.4 单层柱面网壳的试验模态分析(Single Cylindrical Reticulated Shells Experimental Modal Analysis)

3.5本章小结(Summary)

4基于环境激励下栈桥的模态分析与模型修正

4.1引言(Introduction)

4.2栈桥的工程概况(Library Trestle Project Overview)

4.3 基于环境激励下栈桥模态分析 (Based on the Analysis of Environmental Vibration Excitation Corridor)

4.4 图书馆栈桥有限元模型修正(The Finite Element Model Updating of Library Corridor)

4. 5本章小结(Summary)

5 结论与展望

5.1主要结论(Main Conclusions)

5.2展望(Prospects)

参考文献

作者简历

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