文档介绍：摘要桅杆结构是一类应用广泛的高柔风敏感结构,较易因风力引起的结构构件疲劳破坏而造成整个桅杆结构的倒塌。避免桅杆结构构件风致疲劳破坏的发生,保证桅杆结构的安全是已成为新世纪土木工程领域的一个前沿研究热点。因此,建立一套桅杆结构安全预警的系统,避免桅杆结构风致疲劳引起的倒塌破坏,具有深远的理论意义和广阔的应用前景。而结构有限元的修正,是实现桅杆结构安全预警的基础,本文以这样一个实际工程中的疑难问题为背景,提出了桅杆结构有在对桅杆结构风致疲劳的计算中,所采用的有限元模型是理论模型,这与实际结构模型会有差异。对于桅杆结构的抗风设计,只要这种差异偏于安全即可。但在桅杆结构风致疲劳安全预警系统中,这种差异则会导致预警失实而失效,所以应建立一套桅杆结构的有限元模型修正方法。由于钢结构的模型误差主要体现对杆件连接刚度而非对杆件的物理尺寸的把握上,本文提出了以构件节点连接刚度为修正指标的基于规划优化的结构有限元模型修正的方法。本文建立了桅杆结构的数值模型,该模型采用非线性单元,考虑了纤绳的几何非线性与应力刚化效应,也考虑了杆身于纤绳的耦合作用,然后对该模型进行了非线性动力分析,由此得到杆身节点的响应,通过对结构位移响应和位移频谱的分析,仿真分析结果表明,所建立的数值模型能够反映桅杆结构的基本特征。本文把桅杆结构杆身的杆件划分为五个单元,并推导出五单元杆件的单元刚度矩阵,并在此基础上建立了以固结系数表示的三维空间桅杆结构有限元模型,采用优化的方法,以实测结构响应和计算结构响应之差的最小为目标函数,以桅杆结构水平腹杆和斜杆的节点联结刚度为设计变量,以设计变量的取值范围为约束条件,当约束条件中的取值令目标函数值最小值时,识别出设计变量的取值。根据本文的研究可以得知,优化方法可以很好的用于结构有限元模型的修正。关键词:桅杆结构;风致疲劳;安全预警;有限元模型修正;优化方法;固结系限元模型修正的理论和方法。数武汉理工大学硕士学位论文
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研究生签名:坐峰导师签名:独创性声明关于论文使用授权的说明C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
第滦髀课题来源课题研究的背景结构健康监测是土木工程界和学术界公认的研究热点和难点,是国内外土木工程界和学术界研究的热点。本课题属于国家自然科学基金重点资助项目:桅杆结构风致疲劳安全预警的理论与方法,编号。桅杆结构是由单根耸立的杆身和斜拉的纤绳组成的一种高柔结构。风荷载是其主要设计荷载。由于经济美观、施工简便被广泛应用于无线电通讯、广播电讯、海空导航、环境保护等国民经济的重要领域。近年来,我国桅杆结构得到了越来越广泛的应用,目前我国己建成的桅杆有几万座,其中最高的是年建成的叩谋本┗肪称蠹嗖馕Ω恕T诠猓Ω私峁故亲钪饕5奶线建筑,欧美等国的高耸结构式桅杆结构,建成了不少出色工程。近几十年来,大量高耸结构特别是桅杆结构受风破坏事故发生十分频繁。大量事故研究报告表明,倒塌事故多数是先由于疲劳损伤而后引起失稳或结构构件超过极限强度而引起的⋯,表,龅氖墙甘昀垂谕馕Ω私峁破坏事故实例:地点冰雹、风等雷雨、风风、冰表国外桅杆结构破坏事故实例日期国家高度破坏原因德国风、振荡加拿大冰雹澳大利亚纤绳锚固件破坏美国风英国螺栓疲劳破坏,,.,珹...瓹珹,
、尚加拿大风、冰冰雹珹疐疶瑞典冰,—.—弋\、,.,琒,比利时,西德土耳其纤绳破坏严重结冰大风冰岛波兰维修失误琄琄猅、,,琈,.,琇甿琍
腐蚀、绳索断裂腐蚀表我国桅杆结构破坏事故实例河南驻马店地区疲劳,拉线绝缘架腐蚀新疆巴州塔什店加高、螺栓质量问题、大风辽宁沈阳考虑到结构构件的风致疲劳破坏是一种累积效应,它不是突然发生的。因此,若能将所有桅杆结构构件中风致疲劳效应达到%或%的构件实时告知用户,并据此更换已接近疲劳极限寿命的结构构件,那就可保证桅杆结构不会发生因结构构件风致疲劳破坏而引发的结构倒塌,从而保证桅杆结构的安全。显然,这是一个极具诱惑力