近完全時(shí)滯補(bǔ)償方法及其在實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)中的應(yīng)用.pdf

1、在推動(dòng)工程抗震技術(shù)與理論不斷發(fā)展方面,抗震試驗(yàn)方法一直發(fā)揮著無可替代的作用。實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)作為一種新型抗震試驗(yàn)方法,根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)各部分的認(rèn)識(shí),將結(jié)構(gòu)分為需要物理加載的試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)和需要數(shù)值模擬的數(shù)值子結(jié)構(gòu)兩部分。該方法具有其獨(dú)特的優(yōu)勢和能力,如以較低的成本完成大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能分析,能直接考慮試件的率相關(guān)特性等,但其嚴(yán)格要求實(shí)時(shí)計(jì)算和實(shí)時(shí)加載。目前,該研究主要集中于相對(duì)簡單的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件,當(dāng)應(yīng)用于復(fù)雜多自由度結(jié)構(gòu)時(shí),會(huì)存在時(shí)滯補(bǔ)償、試驗(yàn)穩(wěn)定性

2、、計(jì)算實(shí)時(shí)性等方面的挑戰(zhàn)。
　　本文研究了近完全時(shí)滯補(bǔ)償方法及其在實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)中的應(yīng)用,主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)為減小近完全時(shí)滯補(bǔ)償方法中過預(yù)測環(huán)節(jié)帶來的較大誤差,提出了基于結(jié)構(gòu)參數(shù)的位移預(yù)測方法。由于利用了結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)預(yù)測結(jié)構(gòu)響應(yīng),頻響函數(shù)表明該預(yù)測方法在更高的頻率范圍內(nèi)具有較好的預(yù)測精度。采用該方法的常規(guī)時(shí)滯補(bǔ)償方法的實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)時(shí)程分析表明,該方法能一定程度上提高試驗(yàn)穩(wěn)定性,但并不理想,揭示了難以大幅提高常規(guī)時(shí)

3、滯補(bǔ)償方法穩(wěn)定性的現(xiàn)實(shí)和開發(fā)新型時(shí)滯補(bǔ)償方法的必要性。
　　(2)數(shù)值模擬表明,雖然近完全時(shí)滯補(bǔ)償方法具有適應(yīng)系統(tǒng)時(shí)滯變化、減小誤差和提高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),但還需對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行選擇,才能達(dá)到較理想的試驗(yàn)效果。分析了影響近完全時(shí)滯補(bǔ)償方法性能的相關(guān)參數(shù),得到了在單自由度結(jié)構(gòu)和多自由結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)中該方法參數(shù)的確定原則,并進(jìn)行了多種工況的數(shù)值模擬,驗(yàn)證了結(jié)論的正確性。以彈簧試件為試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了單自由度實(shí)時(shí)混合試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:滿足參

4、數(shù)條件的近完全時(shí)滯補(bǔ)償方法具有良好的試驗(yàn)性能。
　　(3)理論分析和數(shù)值模擬均表明,當(dāng)數(shù)值子結(jié)構(gòu)自由度數(shù)目較多時(shí),Shing方法和等效力控制方法可能難以滿足計(jì)算實(shí)時(shí)性的要求;當(dāng)存在時(shí)滯欠補(bǔ)償時(shí),兩種方法的計(jì)算精度會(huì)有所下降。為了解決該問題,提出了基于近完全時(shí)滯補(bǔ)償方法的隱式實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)方法,該方法利用試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)超前于數(shù)值子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)完成迭代求解非線性方程。理論分析和數(shù)值模擬表明:新方法不僅具有很高的計(jì)算精度,能夠近完全地補(bǔ)償時(shí)滯,