基于模态参数及BAS-PSO优化算法的软基水闸有限元模型参数修正方法
2021-09-23李火坤魏博文黄锦林
工程力学 2021年9期
李火坤,王 刚,余 杰,魏博文,黄 伟,黄锦林
(1. 南昌大学建筑工程学院,南昌 330031;2. 广东省水利水电科学研究院,广州 510610)
据统计,中国建成的流量超5 m3/s及以上的水闸达103 878座[1],其在防洪、灌溉、航运等方面发挥着不可替代的作用。然而,复杂的服役环境和水流的常年侵蚀给长期服役的水闸带来不同程度的安全隐患,尤其是坐落于软基上的水闸(软基水闸),易出现闸室不稳定、结构损伤、闸基渗流破坏、底板脱空等问题[2 − 4],严重影响水闸工作效能的发挥。因此,水闸结构健康监测及性能评估研究对于保证水闸的长期安全运行具有重大意义。准确可靠的有限元模型是结构健康监测的基础[5 − 6],但由于模型参数的不确定性,使得建立的有限元模型不能准确地反映水闸结构真实的动力学特性,进而影响水闸损伤识别和性态评估的精度。当前,基于实测信息的水闸有限元模型参数修正方法是一种比较可靠的方法。
在工程结构领域中,有关有限元模型参数修正方法按实测信息可分为基于静力信息的有限元模型参数修正方法和基于模态参数的有限元模型参数修正方法。近年来,随着测试技术和系统辨识理论的蓬勃发展,基于模态参数的有限元模型修正方法发展迅速,克服了静力信息难以在线监测的局限性,引起了诸多学者的广泛关注。李晰等[7]采用FDD法识别出实际结构的模态参数,以此结合零阶近似法来修正钢管混凝土连续梁拱桥有限元模型;Chen等[8]提出了基于不完整模态数据的更新有限元动力学模型方法,通过建立结构修正参数与模态数据之间的精确关系,采用迭代求解法来确定结构参数;……
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