近完全時滯補償方法及其在實時混合試驗中的應(yīng)用.pdf

1、在推動工程抗震技術(shù)與理論不斷發(fā)展方面,抗震試驗方法一直發(fā)揮著無可替代的作用。實時混合試驗作為一種新型抗震試驗方法,根據(jù)對結(jié)構(gòu)各部分的認識,將結(jié)構(gòu)分為需要物理加載的試驗子結(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)動力性能分析,能直接考慮試件的率相關(guān)特性等,但其嚴格要求實時計算和實時加載。目前,該研究主要集中于相對簡單的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件,當應(yīng)用于復(fù)雜多自由度結(jié)構(gòu)時,會存在時滯補償、試驗穩(wěn)定性

2、、計算實時性等方面的挑戰(zhàn)。
　　本文研究了近完全時滯補償方法及其在實時混合試驗中的應(yīng)用,主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)為減小近完全時滯補償方法中過預(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)時滯補償方法的實時混合試驗時程分析表明,該方法能一定程度上提高試驗穩(wěn)定性,但并不理想,揭示了難以大幅提高常規(guī)時

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

4、數(shù)條件的近完全時滯補償方法具有良好的試驗性能。
　　(3)理論分析和數(shù)值模擬均表明,當數(shù)值子結(jié)構(gòu)自由度數(shù)目較多時,Shing方法和等效力控制方法可能難以滿足計算實時性的要求;當存在時滯欠補償時,兩種方法的計算精度會有所下降。為了解決該問題,提出了基于近完全時滯補償方法的隱式實時混合試驗方法,該方法利用試驗子結(jié)構(gòu)超前于數(shù)值子結(jié)構(gòu)的特點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算精度,能夠近完全地補償時滯,