[發明專利]一種用于建筑結構的平面三自由度加載試驗方法

在審

• 申請號: 201710644650.3
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107608205A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 史鵬飛;王照然;李云貴;孫建運;蔣立紅;吳斌;李偉;趙永曦;李雨亭;張翠強;李六連;王鵬;劉慧然;翟明會
• 申請（專利權）人: 中國建筑股份有限公司;北京中建柏利工程技術發展有限公司;哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G05B13/04;G01M99/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙)11004
• 代理人: 韋韡,晁璐松

技術領域

本發明屬于結構工程領域，涉及一種結構加載試驗方法，尤其涉及一種用于建筑結構的平面三自由度加載試驗方法。

背景技術

近年來，各種新型建筑結構不斷涌現，相應地，為了確保施工和使用安全，需要對這些建筑結構進行加載試驗。這些建筑結構尺寸越來越大，傳統的試驗方法主要采用比例試件進行分析，由于縮小尺寸后相似條件較難滿足，試驗結果與實際情況差別較大。

國內部分高校和研究院所提出了混合試驗的方法，即對部分重大關鍵結構采用全尺寸物理模擬，其他結構采用計算機模擬，再將分析結果進行裝配還原。因此，物理模擬試驗中的加載誤差成為整個試驗系統精度的核心控制環節，現有技術中對試驗過程的誤差不能實施反饋和控制，影響了試驗的可靠性。

發明內容

本發明提供一種用于建筑結構的平面三自由度加載試驗方法，以解決現有技術中加載誤差大，邊界條件難以實現的問題。

一種用于建筑結構的平面三自由度加載試驗方法，針對需進行試驗的結構試件，確定期望位移在試件上固定安裝多個作動器和位移傳感器，所述位移傳感器把測得的位移參數L反饋給控制器，控制器通過轉換矩陣將其轉換為并與期望位移進行比較，得到加載位移命令包括以下步驟：

步驟一：將外接位移傳感器安裝到試件的測點上，并將伺服作動器與試件連接固定，啟動傳感器進行采樣，伺服作動器準備接收命令，

步驟二：確定實際希望試件實現的位移，包括水平期望位移豎向期望位移和期望轉角并輸入控制器，

步驟三：通過轉換矩陣G對三個自由度命令進行解耦，得到分別適用于三個作動器的期望命令：

步驟四：讀取外接位移傳感器測得的實際位移L₁，L₂，L₃，L₄，以及豎向作動器反力

步驟五：通過轉換矩陣F，將L₁，L₂，L₃，L₄，轉化為作動器的實際位移

步驟六：控制器將作動器的期望命令與實際位移進行比較，得到三臺作動器的加載位移命令

重復步驟三到步驟六，反復迭代，直到(p＝1,2,3),停止加載，其中，e為預設的精度要求。

優選地，控制器采用比例積分算法計算，所述計算位移命令由以下公式迭代得到：(p＝1,2,3),其中，為第i+1步作動器命令，K_p，K_i為控制參數，Δt為反饋位移采樣時間間隔。

特別地，試件(2)水平方向兩側分別布置水平作動器(3)和水平位移傳感器(6)，試件兩端分別布置第一豎向作動器(4)和第二豎向作動器(5)，第一豎向位移傳感器(9)和第二豎向位移傳感器(7)分別布置在試件兩端，中間布置第三豎向位移傳感器，水平位移傳感器(3)測得位移信號記為L₁,第一豎向位移傳感器(9)測得位移信號記為L₂，第二豎向位移傳感器(7)測得位移信號記為L₄，第三豎向位移傳感器(8)測得位移信號記為L₃，第一豎向作動器(4)測得作動器反力第二豎向作動器(5)測得作動器反力

進一步地，所述參數K_p，K_i從0開始逐步增加進行調試。

特別地，步驟三所述的對豎向期望位移和期望轉角進行解耦所用的轉換矩陣G為：

其中L為加載梁長度。

可選地，步驟五所述的將L₂，L₃，L₄轉換為的轉換矩陣F為：

可選地，步驟五所述的將L₃，L₄，轉換為的轉換矩陣H為：

其中K_v是所加載結構的豎向剛度。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1為本發明的位移外環控制框圖；

圖2為本發明的力外環控制框圖；

圖3為本發明的加載示意圖；

圖4為采用發明的位移外環控制加載方法用于地震作用下的擬動力試驗水平位移對比圖；

圖5為采用發明的位移外環控制加載方法用于地震作用下的擬動力試驗水平豎向位移對比圖；

圖6為采用發明的位移外環控制加載方法用于地震作用下的擬動力試驗水平轉角對比圖；