實時混合模擬試驗的頻域評估方法研究.pdf

1、實時混合模擬是一種新型的試驗方法，它將結構分為試驗子結構和數(shù)值子結構兩部分，能夠在足尺的條件下反映加載速率對結構的影響。目前對實時混合模擬效果的評價主要是從時域角度出發(fā)，并不能全面地反映實時混合模擬的實施效果，成為限制實時混合模擬推廣應用的瓶頸問題之一。為此，本文提出了一種“實時混合模擬的頻域評價方法”，并圍繞這一新的評價方法，先后開展了理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究，完成的主要工作及相應的結論如下:
　　(1)提出了一種實時混合模

2、擬的頻域評價方法。在理論分析的基礎上，從頻域角度出發(fā)，推導出一種頻域評價方法。該評價方法是一種雙參數(shù)評價方法，將試驗誤差分為幅值誤差和相位誤差，分別由參數(shù)A和φ表示。其中幅值A與1的差值代表試驗的幅值誤差，相位φ與0的差值代表試驗的相位誤差。此后，引入等效頻率的概念，根據(jù)相位差φ，可以計算出實時混合模擬的時滯d。為了防止頻譜泄露對數(shù)據(jù)分析的影響，對于不同的輸入采用分段（或者重采樣后分段）和數(shù)據(jù)加窗的方法對數(shù)據(jù)進行預處理，其中由于對數(shù)據(jù)加

3、窗的方法應用范圍廣，在評價中可以優(yōu)先采用。在不存在任何誤差的理想情況下，輸入與輸出沒有任何誤差，此時有A的值為1、φ（或d）的值為0。當A的值越接近于1、φ（或d）越接近0，試驗的效果越好。
　　(2)采用實時位移追蹤的數(shù)值模擬模試驗對頻域評價方法進行了驗證。實時位移追蹤試驗是實時混合模擬的基礎和重要組成部分，本文采用正弦波和隨機波作為模擬和試驗的輸入，對位移追蹤試驗進行了數(shù)值模擬和實驗室試驗，初步驗證了頻域評價方法和數(shù)據(jù)預處理方

4、法的有效性。在模擬過程中，考慮了輸入與輸出之間存在時滯、存在幅值誤差和同時存在時滯和幅值誤差這三種情況。數(shù)值模擬和試驗結果表明，對于實時位移追蹤試驗，參數(shù)A與1的差值和參數(shù)φ與0的差值能夠分別反映試驗中的幅值誤差和相位誤差，而且兩者之間不存在耦合效應，同時參數(shù)d的結果與時滯非常吻合。通過對兩種數(shù)據(jù)預處理方法進行比較，發(fā)現(xiàn)對數(shù)據(jù)加窗的方法更具優(yōu)越性。
　　(3)采用實時混合模擬的數(shù)值模擬和實驗室試驗對頻域評價方法進行了進一步的驗證。