LU500362B1

LU500362B1 - Bridge Model Updating Method, System, Storage Medium and Device of Based on the Modification of Vehicle-Bridge Coupling Force

Info

Publication number: LU500362B1
Application number: LU500362A
Authority: LU
Inventors: Ying Chang; Jian Liu; Zhiqiang Zhang; Bin Zhu; Yong Ding; Tong Zhou; Cong Zeng; Guang Chen; Xianzhuo Jia
Original assignee: Harbin Inst Technology; Zhong Dian Jian Ji Jiao Expresswayinvestment Dev Co Ltd
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2022-01-06
Also published as: CN113392451B; WO2022257461A1; CN113392451A; US20230050445A1

Abstract

The present invention provides a bridge model updating method, a system, a storage medium and a device of based on modification of vehicle-bridge coupling force, and belongs to the field of engineering technology. The present invention aims to address the problem that there is currently no refined updating method for a bridge model, which leads to low simulation accuracy. The present invention obtains a bridge structure dynamic response of a bridge structure under the action of heavy duty vehicle load through sensors arranged on the bridge structure; according to vertical vibration acceleration ao and vertical deflection yo of the bridge at a center of gravity o of the heavy duty vehicle and speed of the heavy duty vehicle Uvehicle, a response of a table top of a vibration table is reconstructed, and interaction force of the vehicle-bridge coupling model is obtained; a nonlinear finite element model of the bridge structure is established, and the vehicle-bridge interaction force is taken as external force, and the dynamic response of the bridge structure is taken as a structural response, and modification of the finite element model of the bridge structure is completed through a nonlinear parameter identification method. The invention is mainly used for updating a bridge model.

Claims

Patentansprüche 7500362

1. Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells, dadurch gekennzeichnet, dass das die folgenden Schritte umfasst: Erhalten der dynamischen Reaktion der Brückenstruktur unter der Einwirkung einer Belastung des schwer beladenen Fahrzeugs durch einen an der Brückenstruktur angebrachten Sensor, wobei die durch tatsächliche Messung erhaltene dynamische Reaktion der Brückenstruktur umfasst eine vertikale Schwingungsbeschleunigung und eine vertikale Durchbiegung der Brücke; Rekonstruieren der Reaktion der Tischoberfläche des Rütteltisches gemäß der vertikalen Schwingungsbeschleunigung a, und der vertikalen Durchbiegung yo der Brücke im Schwerpunkt o des schwer beladenen Fahrzeugs und die Geschwindigkeit ur des schwer beladenen Fahrzeugs und Erhalten der gegenseitigen Wirkkraft des Fahrzeug-Brücken-Kopplungsmodells; Erstellen eines nichtlinearen Finite-Elemente-Modells der Brückenstruktur und Korrigieren des Finite-Elemente-Modells der Brückenstruktur durch das nichtlineare Parameteridentifikationsverfahren, wenn die gegenseitige Wirkkraft des Fahrzeug-Brückens als externe Kraft verwendet wird und die dynamische Reaktion der Brückenstruktur als strukturelle Reaktion verwendet wird.

2. Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position, an der der Sensor angeordnet ist, an einem Viertelpunkt jedes Hauptträgers der Brücke liegt. 16

3. Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der 7500362 Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es während des Prozesses, in dem die durch tatsächliche Messung erhaltene dynamische Reaktion der Brückenstruktur eine vertikale Schwingungsbeschleunigung und eine vertikale Durchbiegung der Brücke umfasst, notwendig ist, durch das Interpolationsverfahren die vertikale Durchbiegungsverformung und die vertikale Schwingungsbeschleunigung der Brücke im Schwerpunkt des schwer beladenen Fahrzeugs während des gesamten Überquerungsprozesses der Brücke zu erhalten.

4. Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesse des Rekonstruierens der Reaktion der Tischoberflache des Rutteltisches und Erhaltens der gegenseitigen Wirkkraft des Fahrzeug-Brücken-Kopplungsmodells umfassen: Abstellen des schwer beladenen Fahrzeugs auf einem Rütteltisch, Anordnung einer Kraftmessplatte am Boden des Rads, Rekonstruieren der tatsächlich gemessenen dynamische Reaktion der Brückenstruktur als ReaktionsgrôBe und Bereitstellen derselben auf den Rütteltisch, so dass die von der Schwingungstabelle erzeugte dynamische Reaktion mit der dynamischen Reaktion der Brückenstruktur, die dem Schwerpunkt des schwer beladenen Fahrzeugs beim Uberqueren der Brücke entspricht, übereinstimmt, und Erhalten der gegenseitigen Wirkkraft F des Fahrzeug-Brücken-Kopplungsmodells durch die Kraftmessplatte.

5. Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess des Korrigierens 17 des Finite-Elemente-Modells der Brückenstruktur durch das nichtlineare 17000068 Parameteridentifikationsverfahren durch das Energieerhaltungs-Integrationsverfahren und das UKF-Verfahren realisiert wird, wobei das Energieerhaltungs-Integrationsverfahren verwendet wird, um das Strukturdynamikproblem zu lôsen, und wobei das UKF-Verfahren verwendet wird, um das numerische Modell der Brücke zu aktualisieren; wobei der spezifische Prozess der Verwendung des Energieerhaltungs-Integrationsverfahrens zur Lôsung des Strukturdynamikproblems die folgenden Schritte umfasst: die zeitdiskrete Form der nichtlinearen Systembewegungsgleichung der Brücke ist in (1) gezeigt Mx, + Cx, +R, (x) = LF, (1) wobei M und C die nichtlineare Systemmasse und die Dampfungsmatrix der Brücke sind, und wobei x die Zustandsvariable der Zustandsraumgleichung darstellt, und k der Zeitschritt ist, und Fk die externe Wirkkraft der Fahrzeugachse zum Zeitpunkt k ist, und L die Lastpositionsmatrix ist, und x,, x, und x, die Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- und Verschiebungsreaktionen der Brückenstruktur zum Zeitpunkt k sind, und R(x) die Rückstellkraft der nichtlinearen Struktur des nichtlinearen Systems der Brücke zum Zeitpunkt k ist; wobei die Amplitude der diskreten Punkte des Parameters auf die Zustandsgröße erweitert wird und das Newmark-B-Verfahren mit konstanter Beschleunigung verwendet wird, um die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und der Beschleunigung in benachbarten Zeitpunkten zu erhalten, wie in Formel (3) gezeigt, wird die Parameteridentifikation des Finite-Elemente-Brückenmodells durch die diskrete Bewegungsdifferentialgleichung erreicht; 18 eu = “es X Kr = ln X, I= xX; A (3) wobei At der Zeitschritt ist und k der Zeitschritt ist; wobei der Ausdruck der Systemgeschwindigkeit XX mit k+1 als Zeitschritt gemäß Formel (1) erhalten wird: X,, =X, +AM[LE, -Cx, -R, (x)] (4) x, =x, + AER (5) 2 wobei Xm, Fm und Rm die Durchschnittsgeschwindigkeit, die durchschnittliche externe Kraft und die durchschnittliche Rückstellkraft zwischen k und k+1 Zeitschritt sind; wobei die Systembewegungsgleichung (1) in der folgenden Form geschrieben ist: MX, m + Cx, + R, „(x) = LE (7) nachdem Formel (1) mit XX multipliziert wurde, eine neue Bewegungsgleichung erhalten wird:

I. . I rar: X,, +X N KM 5 kM, + (Xp XD" CE) + (Xn —%) RX) = (x, =X)’ MX, m (8) wobei Formel (8) als ein Energieübertragungsprozess betrachtet wird und das Energieerhaltungs-Integrationsverfahren verwendet wird, um das Strukturdynamikproblem zu lösen.

6. Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfungsmatrix des nichtlinearen Systems der Brücke eine Rayleigh-Dampfungsmatrix ist: 19

C=-a-M+a,-K LU500362 wobei aı und az der Rayleigh-Dampfungskoeffizient sind und K das Steifigkeitmatrix ist.

7. Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit, die durchschnittliche externe Kraft und die durchschnittliche Rückstellkraft Xm, Fm und Rm zwischen k und k+1 Zeitschritt wie folget sind: x = Xen X " 2 F, =the 2 R,=(R, +R,)/2

8. System zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells, dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Durchfuhrung des Verfahrens zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird.

9. Speichermedium, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Befehl in dem Speichermedium gespeichert ist, wobei der mindestens ein Befehl von einem Prozessor geladen und implementiert wird, um das Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu ermöglichen.

10. Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Prozessor und einen Speicher umfasst, in dem mindestens ein Befehl 20 gespeichert ist, wobei der mindestens ein Befehl von einem Prozessor 7500362 geladen und implementiert wird, um das Verfahren zur Aktualisierung eines basierend auf der Fahrzeug-Brücken-Kopplungskraft korrigierten Brückenmodells nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zu ermöglichen. 21