论文部分内容阅读
一个能反映结构实际情况的有限元动力分析模型是结构抗风、抗震评估的基础。然而，随着当代大型的高耸建筑和大跨度桥梁、海上平台的复杂化以及大多数有限元模型在建模过程中隐含了较多的不确定性因素、理想化假定和简化，因此要想建立一个与实际结构相一致的有限元模型，仅凭工程师的经验是很困难的。当有限元模型计算得到结构动力特性和动力响应与现场实测结果之间的偏差超出工程中所允许的精度范围，那么就需要对该有限元模型进行修正。
本文研究的目的是要对玻璃幕墙结构和华能金陵电厂二期自立式钢结构烟囱的有限元模型进行修正，采用的方法是目前最适合工程应用的一种模型修正方法，即基于灵敏度分析和优化方法的模型修正方法。由基于优化方法的模型修正方法的基本原理可知，有限元模型修正问题可以转化为一个约束优化的问题。因此，该方法可以利用带有优化功能的商业有限元软件来解决模型修正问题。本文中应用了零阶和一阶优化方法。如何从众多的建模参数中选取对结构影响较大的参数成为模型修正技术中一项非常重要的技术，本文采用模态参数灵敏度分析方法来识别敏感参数。结果表明，该方法可以有效的识别出敏感参数。
点支式玻璃幕墙的模态参数是其动力计算的基础，也是有限元模型修正的基准，这里采用频域的模态参数识别技术，即通过测试结构各测点间的频响函数来识别结构的模态参数，对点支式单块玻璃板进行了模态参数识别。单块玻璃板是典型的离散模型，为了避免模态的遗漏和提高测试的精度，试验时采用较多的测点以提高测试的精度。由于测点数量较多，采用激励点固定测量点移动的方法，同时测试多个测点的响应，以提高测试的效率。试验结果表明，该试验模态的振型与有限元分析得到的振型很好匹配，且前7阶模态里无模态漏阶。由此可知，点支式玻璃幕墙模态试验实验方案的设计及试验设备的选取是有效的、正确的，模态试验所得模态参数是准确的。
点支式玻璃幕墙的有限元模型是按照图纸建立的，该有限元模型虽然可以较好的反应结构的实际状况，但建模时不确定因素和假设的引入会使得模型与实际结构间的动力响应特性有较大差异。为了提高计算的准确性，就需要对点支式玻璃幕墙的有限元模型进行修正。玻璃板与驳接头的通过胶垫连接，这样的边界条件近似为固接或铰接边界条件都不太合理，所以将该边界建立为半刚性连接，连接刚度也是修正的对象。结果表明，修正后的有限元模型的动力特性和实际结构很接近。
为了给华能金陵电厂二期自立式钢结构烟囱的抗风、抗震计算提供可靠的有限元计算模型，本文采用钢结构烟囱风洞试验模型的模态参数作为基准，将灵敏度分析和优化方法与大型有限元分析软件相结合修正烟囱结构模型的有限元模型。首先对烟囱结构参数化建模，然后通过灵敏度分析选择合适的优化变量，最后应用一阶优化方法修正烟囱结构的有限元模型。结构构件间连接的过分简化常会带来较大误差，因此烟囱结构的部分连接节点采用半刚性计算模型。结果表明，经过修正后的有限元模型动力计算结果与试验结果非常接近。
由玻璃幕墙结构和自立式钢结构烟囱的有限元模型修正结果可得出：灵敏度分析和优化方法的联合使用可以有效地修正结构的有限元模型。