一种T型桥梁健康状态的有限元预测方法和系统
申请人信息
- 申请人:苏州大学
- 申请人地址:215000 江苏省苏州市吴江区久泳西路1号
- 发明人: 苏州大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种T型桥梁健康状态的有限元预测方法和系统 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202410072963.6 |
| 申请日 | 2024/1/18 |
| 公告号 | CN117592341B |
| 公开日 | 2024/3/29 |
| IPC主分类号 | G06F30/23 |
| 权利人 | 苏州大学 |
| 发明人 | 徐向阳; 杨浩; 向阳 |
| 地址 | 江苏省苏州市吴江区久泳西路1号 |
摘要文本
本申请提供一种T型桥梁健康状态的有限元预测方法和系统，方法包括：根据无人倾斜拍摄技术结合Revite后期修复完成ABAQUS模块中部件模型搭建，再通过ABAQUS计算得到初始模型固有频率。又基于推导得到剩余抗弯刚度比公式以及初始模型固有频率反推出受损抗弯刚度，并更新模型数据，完成受损后桥梁精确模型搭建，并通过ABAQUS自身求解器求出损伤后桥梁固有频率，从而完成对桥梁健康状态的预测。此方法避免了实际工程与图纸之间的误差，使有限元模型结构与实际工程施工误差趋近于零，对模型计算结果精确性起到重要作用。同时，通过公式反演得到的受损刚度输入模型使模型结构参数更具备实际意义，使得模型精度进一步提升。
专利主权项内容
1.一种T型桥梁健康状态的有限元预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，计算表示桥梁健康状态的剩余抗弯刚度比；S2，通过无人机对目标T型桥梁进行扫描建模并进行后处理；S3，基于S2中建立的实体模型导入有限元软件完成有限元模拟，建立初始有限元模型；S4，基于所述初始有限元模型的固有频率以及预设公式推导出疲劳抗弯刚度EI；nS5，基于所述疲劳抗弯刚度更新所述初始有限元模型，预测桥梁当前状态；步骤S1中，剩余抗弯刚度比的计算过程如下：S11，基于结构动力学理论建立欧拉梁的自由振动微分方程为：
公式1；其中表示为抗弯刚度，/>为单位长度的质量，/>为横向振动位移，E表示为弹性模量，ρ表示为密度；S12，定义剩余抗弯刚度比公式：
公式2；其中为定义的剩余抗弯刚度比，/>、/>分别为n次重复交变荷载的抗弯刚度和未损伤抗弯刚度；S13，根据分离变量法，设出欧拉梁的自由振动微分方程解：
公式3；其中表示桥梁振动模式，ω表示振动时的角速度，θ表示初始相位角；S14，采用S13中解求出欧拉梁的自由振动微分方程通解：
公式4；其中表示为/>，C、C、C、C根据边界条件确定；<<<<S15，基于混凝土梁阶跃刚度损伤模型及瑞利法求得受损T型梁的标准角频率公式：
公式5；其中为混凝土总长度，x为左端到混凝土中间受损的距离、x为左端到混凝土中间受损的距离；<<S16，根据一阶振型函数为 ，求得具体损伤混凝土梁的标准角频率：
公式6；其中；S17，基于及等截面且得出未损伤混凝土简支梁的一阶固有频率进一步化简：
公式7；S18，根据单位长度质量为得出等截面简支梁损伤的固有频率：
公式8；S19，基于S17、S18求得剩余抗弯刚度比：
公式9；其中f为桥梁的固有频率。