基于响应面的桥梁有限元模型修正

1、 ·78· 土 木 工 程 学 报 2008 年 法，可以实现实桥的有限元模型的修正。与基于灵敏 度分析的有限元模型修正相比 ，迭代过程中不需要 在有限元分析软件中进行，目标函数收敛较快，其计 算效率大大提高。 11 元模型修正结果表明，基于响应面的有限元模型修正， 精度高、收敛平稳、计算量小，显著提高了有限元模 型修正的效率，是结构有限元模型修正的发展方向。 参 考 文 献 1 Friswell M I， Mottershead J E. Finite element model updating . Dordrecht/Boston/London: Kluwer in

2、structural dynamics M Academic Publishers，1995 2 Jaishi B. Finite element model updating of civil engineering structures under operational conditions D .福州： 福州大 2005 （in English ） 学， 3 Jaishi B， Ren Weixin. Structural finite element model . Journal of updating using ambient vibration test resultsJ S

3、tructural Engineering，ASCE，2005，131 （4 ） : 617-628 图 13 基于响应面方法目标函数收敛曲线 Fig. 13 Convergence of objective function during updating 表 8 修正后的频率与实测频率比较 Table 8 Frequency differences of 6-span bridge before and after updating 阶 次 1 2 3 4 5 初始频率 （Hz ） 3.307 3.202 3.793 4.602 5.454 修正后 频率 （Hz ） 3.101 3.188

4、 3.793 4.431 5.173 实测频率 （Hz ） 3.070 3.291 3.542 4.149 4.611 初始偏差 (% -7.72 2.71 -7.09 -10.92 -18.28 修正后 偏差(% -1.01 3.13 -5.31 -6.77 -12.19 4 Batmaz 魳， Tunali S. Small response surface designs for . European Journal of Operational metamodel estimation J Research，2003，145 （2 ） : 455-470 5 Romero V J， S

5、wiler L P， Giunta A A. Construction of response surface based on progressive-lattice-sampling experimental designs with application to uncertainty propagationJ . Structural Safety，2004，26 （2 ） : 201-219 6 Rutherford B M， Swiler L P， Paez T L， et al. Response surface （meat-model ） methods and applica

6、tions C /Proceedings of the 24th International Modal Analysis Conference. 2006 7 郭勤 涛 ， 张令弥， 费 庆 国 . 结构 动 力 学 有限 元 模 型修 正 的发展 模型确认 J . 力 学 进 展 ，2006，36 （1 ） :36-42 （Guo Qintao， Zhang Lingmi，Fei Qingguo. From FE model updating to model validation： advances in modeling of 4 结 论 dynamic structuresJ . A

7、dvances in Mechanics，2006，36 （1 ） ： 36-42 （in Chinese ） ） 8 Doebling S W， Hemez F M， Schultze J F， et al. A metamodel-based approach to model validation for nonlinear finite element simulationsC / Proceedings of the 20th International Modal Analysis Conference. Bellingham， WA: Society of Photo-Optic

8、al Instrumentation Engineers，2002 9 Montgomery D C. 实验 设计与 分 析 M . 汪 仁官 ， 陈荣昭， 译. 北京： 中国统计出版社， 1998 10 周纪芗. 回归分析M . 上海： 华东师范大学出版社， 1993 11 Jaishi B， Ren Weixin. Damage detection by finite element model updating using modal flexibility residual J . Journal of Sound and Vibration，2005，290 （1-2 ） :369-387 利用响应面这一新的方法对数值模拟算例和六跨 连续梁实桥的有限元模型进行了修正，并与传统的基 于灵敏度分析的有限元模型修正方法进行了比较。探 讨了对于复杂土木工程结构，如何从众多不确定因素 中较合理地选取修正参数，并进行参数修正。由于响 应面模型可以较准确地反映特征量与设计参数间的关 系，利用其代替结构有限元模型，在此简化模型 （Meta-model ） 的基 础 上 进 行 迭 代修 正 ， 代 替 了