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基于有限元—小波伽辽金法的车桥系统移动载荷识别

吴邵庆  
【摘要】: 公路桥梁的载荷环境一直是桥梁耐久性研究和状态评估的重要因素,也是当今工程界普遍关注的一个问题。本文以车桥系统为研究对象,桥梁采用简支梁模型,分为预应力梁和非预应力梁两种情况,车辆采用常见的双轴车辆模型。在基于车桥系统移动载荷识别的有限元法的基础上,引入了微分方程求解的小波伽辽金法,将小波分析的方法应用于移动载荷识别当中,建立了一种基于有限元和小波伽辽金法的一种新的车桥系统移动载荷识别方法。该方法的思路是先对车桥系统进行有限元建模,再利用小波基将动力学方程导入小波空间,求解关于响应与载荷的小波系数的线性方程组得到载荷小波系数,重新导入到物理空间求得所需识别移动载荷。算例仿真表明该方法能有效的识别车桥系统移动载荷和预应力。本文还研究了小波分辨率(与信号采样频率关联)、测点排布等因素对识别结果的影响,得出如下结论: Daubechies (1)在车桥系统的移动载荷和预应力识别过程中存在临界分辨率,低于此分辨率会导致产生局部较大误差,高于它时识别效果良好,且随着分辨率的增大会有微小改善。 (2)测点排布不均匀会引起局部信息的丢失,使识别结果会产生局部较大的误差,测点数目过少会产生识别精度下降。在测量状况允许时测点应该尽量分布均匀,在保证不丢失局部信息时增大测点排布密度能有效的提高识别精度。 本文受国家自然科学基金(10372041)和航空基金(02B52013)的资助。


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