[發(fā)明專利]一種用于空間結(jié)構(gòu)的多作動(dòng)器實(shí)時(shí)混合模擬試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811422039.7
• 申請(qǐng)日: 2018-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN109359427B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭彤;陳夢暉;徐偉杰;黃亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種用于空間結(jié)構(gòu)的多作動(dòng)器實(shí)時(shí)混合模擬試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

第一步：將研究對(duì)象分為數(shù)值子結(jié)構(gòu)與試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)，根據(jù)交界處位移協(xié)調(diào)和力平衡條件，建立數(shù)值子結(jié)構(gòu)的空間有限元模型，設(shè)計(jì)試件與加載方案；

第二步：根據(jù)所述空間有限元模型建立在地震激勵(lì)下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程，選取計(jì)算步長將運(yùn)動(dòng)方程離散化成N個(gè)時(shí)步，第一個(gè)時(shí)步開始令n＝1，n為當(dāng)前所處時(shí)步編號(hào)；

第三步：根據(jù)初始條件或上一時(shí)步的加速度、速度和位移計(jì)算當(dāng)前時(shí)步的速度和位移，并以計(jì)算得到的位移中的數(shù)值子結(jié)構(gòu)與試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)交界處的位移作為指令位移；

第四步：對(duì)每臺(tái)作動(dòng)器的指令位移先進(jìn)行解耦修正，再進(jìn)行補(bǔ)償修正，具體方法是，以初始狀態(tài)下多作動(dòng)器頂端作用點(diǎn)位置為原點(diǎn)建立的空間直角坐標(biāo)系，根據(jù)下式得到各臺(tái)作動(dòng)器修正后的指令位移Δl₁、Δl₂、Δl₃為：

△l₁＝|AX|-l₁

△l₂＝|BX|-l₂

△l₃＝|CX|-l₃

其中X表示加載點(diǎn)在試驗(yàn)中實(shí)際位移的坐標(biāo)值，A、B、C分別表示各作動(dòng)器固定端的坐標(biāo)值，|AX|、|BX|、|CX|等分別表示A、B、C點(diǎn)到X點(diǎn)的距離，l₁、l₂、l₃分別表示各作動(dòng)器的初始長度；

第五步：對(duì)補(bǔ)償修正后的指令位移進(jìn)行插值，同時(shí)對(duì)作動(dòng)器測量力進(jìn)行抽樣；

第六步：根據(jù)抽樣的作動(dòng)器測量力計(jì)算滿足交界處力平衡條件的反饋力，將反饋力代回所述離散化的地震激勵(lì)下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程，計(jì)算當(dāng)前時(shí)步的加速度，若nN，則令n＝n+1并回到第三步；若n＝N，則將各時(shí)步計(jì)算的位移、速度和加速度按時(shí)步編號(hào)排列后作為結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)；所述根據(jù)抽樣的作動(dòng)器測量力計(jì)算滿足交界處力平衡條件的反饋力的方法是，柱底反饋力矩等于柱頂測量力乘以柱長，柱底反饋力等于柱頂測量力乘以負(fù)一，根據(jù)測量信號(hào)、試件尺寸及材料參數(shù)和假定，推算試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)反饋力以滿足交界處力平衡條件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于空間結(jié)構(gòu)的多作動(dòng)器實(shí)時(shí)混合模擬試驗(yàn)方法，其特征在于，所述第二步中，選取計(jì)算步長的具體方法是：當(dāng)作動(dòng)器采樣頻率為1024Hz時(shí)，采樣步長為1/1024秒，令放大系數(shù)d＝1，采用假定的數(shù)值模型代替試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中預(yù)演實(shí)時(shí)混合模擬試驗(yàn)流程，若計(jì)算總時(shí)間大于或等于地震時(shí)長，則令d＝d+1，并繼續(xù)按照上述方式選取計(jì)算步長；若計(jì)算總時(shí)間小于地震時(shí)長，則計(jì)算步長取為d/1024秒。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于空間結(jié)構(gòu)的多作動(dòng)器實(shí)時(shí)混合模擬試驗(yàn)方法，其特征在于，所述第五步中，采用線性內(nèi)插值方法對(duì)補(bǔ)償修正后的指令位移進(jìn)行插值，使得插值后指令位移的輸出頻率與作動(dòng)器頻率相等，采用等距抽樣方法對(duì)作動(dòng)器測量力進(jìn)行抽樣，使得測量信號(hào)的時(shí)間間隔與計(jì)算步長相等。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于空間結(jié)構(gòu)的多作動(dòng)器實(shí)時(shí)混合模擬試驗(yàn)方法，其特征在于，所述第四步中，解耦修正用以抵消多作動(dòng)器加載同一點(diǎn)時(shí)位移耦合的影響，補(bǔ)償修正用以抵消作動(dòng)器時(shí)滯的影響。