發(fā)布時間：2020-11-17 17:03

　　 目前工程結構抗震試驗技術特別是混合試驗技術高速發(fā)展,加速了土木工程學界對結構的認識,也加速了規(guī)范制定與數(shù)值模擬軟件的發(fā)展,目前混合試驗框架仍有很大潛力與諸多技術難題。多自由度實時混合試驗體系涵蓋了新興的與振動臺相結合的振動臺混合試驗技術,其框架有待進一步的開發(fā)、定量分析與推廣應用,其中存在諸多困難,需要從不同角度如高速計算、實時通訊、模型簡化、穩(wěn)定性、控制誤差與精度等角度一一攻克。本文主要從力位移混合解耦控制精度與實時混合試驗穩(wěn)定性等角度來進行分析研究,以期最終實現(xiàn)多自由度實時混合試驗的靈活、高頻、可靠加載。一、針對橋墩或柱軸向、剪切和彎曲自由度同步加載的耦合問題,本文利用力-位移混合雙閉環(huán)控制策略實現(xiàn)多自由度之間的解耦,考慮試件的材料非線性和加載裝置的幾何非線性,提出多輸入多輸出控制方法減少多自由度同步加載的誤差,提高子結構試驗的精度。分別以數(shù)值模擬與大比例縮尺橋墩結構的循環(huán)往復試驗為例驗證力-位移混合控制方法,數(shù)值模擬與試驗結果驗證了這種解耦控制方法的正確性與可靠性,在平面混合試驗過程中,體現(xiàn)了技術迭代的思想。二、基于經(jīng)典控制伯德圖理論,本文提出了一種新的系統(tǒng)量化穩(wěn)定性分析方法,作為實時混合試驗系統(tǒng)的分析依據(jù),可對試件非線性和時滯的臨界點作定量分析。以中心差分與算子分解算法對實時混合試驗進行了控制系統(tǒng)數(shù)值驗證,并以4自由度結構試驗仿真對伯德圖方法進行了驗證。三、本文提出一種基于數(shù)值振動臺與有限元的聯(lián)合仿真策略,用于實施物理試驗之前,通過對系統(tǒng)非線性特別是試件非線性的預測,擬用于對系統(tǒng)非線性作用帶來的控制誤差進行修正,從而減少振動臺試驗的誤差,也為振動臺混合試驗的高頻精確加載提供一定的基礎。
【學位單位】：中國地震局工程力學研究所
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU317
【部分圖文】：

圖 4 多自由度力-位移混合解耦控制的 Simulink 模型Fig. 4 Simulink model of multi-DOF force-displacement hybrid decoupling control system2.6.1 平行三自由度的加載仿真平行三自由度加載的裝置如圖 5 所示，加載系統(tǒng)不具有幾何非線性，控制過程中只需處理試件的材料非線性。采用了雙線性移動硬化模型來模擬試件的層間力學特征，初始剛度分別為 k1=0.516kN/mm，k2=0.684kN/mm，k3=0.684kN/mm，屈服位移均為 50mm，屈服后剛度比均為 α1=0.058。層間恢復力模型歸一化滯回曲線如圖 6 所示。

作動器1 l1作動器2 l2自由度1 m1層間剛度 k(l2, l3)層間剛度 k(l1, l2)層間剛度 k(l1)自由度2 m23圖 5 平行三自由度加載的裝置Fig. 5 Loading device of parallel 3-DOF model

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【參考文獻】

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本文編號：2887729