[發明專利]一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法與裝置

有效

• 申請號: 201910293819.4
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110261141B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 段元鋒;方怡;章紅梅
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G01M99/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

1.一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，用于分析研究懸浮隧道在車-隧耦合問題上的動力特性；其特征在于該方法的具體步驟是：

(a)針對不同研究重點，將懸浮隧道、車輛與流體劃分成不同的物理子結構和數值子結構：

(i)針對車-隧耦合系統中懸浮隧道在車輛作用下的結構特性研究：將懸浮隧道管體、錨索及流體環境制成物理子結構，將隧道管體中的車輛作為數值子結構，由有限元算法進行仿真建模；

(ii)針對車-隧耦合系統中行車舒適性的研究：將隧道管體中的車輛作為物理子結構，懸浮隧道管體、錨索及流體環境作為數值子結構，由有限元算法進行仿真模擬；

(b)基于有限元算法或相關軟件，對數值子結構建立數值仿真模型；

(c)將物理子結構進行預制加工及安裝；

(d)通過數據交互系統和數據采集系統，完成由數值子結構的計算信息對物理子結構的加載控制，及由物理子結構的測量信息對數值子結構的模型更新；

(e)通過可視化界面監控、提取所需信息。

2.根據權利要求1所述的一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，其特征在于步驟(b)建立數值子結構模型的具體方法如下：

(i)根據結構的基本信息，建立基于各類有限元理論或有限元軟件的數值子結構模型；

(ii)選取積分方法和積分步長，求解結構的運動方程。

3.根據權利要求1所述的一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，其特征在于步驟(c)加工物理子結構的具體方法為：

根據物理子結構模型規模和復雜程度，將物理子結構以足尺模型或者縮尺模型進行工廠預制加工及安裝。

4.根據權利要求1所述的一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，其特征在于步驟(d)控制對物理子結構加載的具體方法如下：

(i)在控制系統內完成對數值子結構模型在每一個數值積分步長內的位移預測、速度預測、加速度預測及內力求解，并采用控制算法進行修正；

(ii)由數據交互系統和控制系統，讀取數值子結構與物理子結構連接處的修正后計算位移或計算力值，并將其作為目標位移或目標力，通過加載系統和裝置加載到物理子結構對應的自由度上。

5.根據權利要求1所述的一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，其特征在于步驟(d)更新數值子結構模型的具體方法如下：

經力傳感器和位移傳感器測得物理子結構實際加載后的反饋量，由數據采集系統和數據交互系統再傳遞給數值子結構模型，作為下一個積分步長的計算依據。

6.根據權利要求1所述的一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，其特征在于步驟(e)提取所需信息的具體方法如下：

(i)在主控計算機上建立與控制器的通訊界面，在主控計算機界面調控各初始參數；

(ii)在主控計算機上輸入所需查看點，經存儲器直接讀取該點的動力響應。

7.根據權利要求2所述的一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，其特征在于采用變量存儲器存儲各積分步長下的變量參數，完成信息傳遞和更新。

8.根據權利要求4所述的一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，其特征在于：

(i)若物理子結構為足尺模型，采用加載裝置直接將目標位移或目標力加載到物理子結構上，加載裝置根據實際情況可分為作動器、振動臺、作動器-振動臺耦合；

(ii)若物理子結構為縮尺模型，將目標位移或目標力按照相似條件轉化為縮尺模型下物理子結構的位移或力，由加載裝置加載到物理子結構上。

9.根據權利要求5所述的一種懸浮隧道車-隧動力耦合混合模擬測試方法，其特征在于：

(i)若物理子結構為足尺模型，提取物理子結構模型的位移或者力，直接反饋到數值子結構中；

(ii)若物理子結構為縮尺模型，提取物理子結構模型的位移或者力，根據相似條件轉化為足尺模型下數值子結構的位移或者力，反饋到數值子結構中。