發(fā)布時(shí)間：2020-11-17 17:03

　　 目前工程結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)技術(shù)特別是混合試驗(yàn)技術(shù)高速發(fā)展,加速了土木工程學(xué)界對(duì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),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(yàn)框架仍有很大潛力與諸多技術(shù)難題。多自由度實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)體系涵蓋了新興的與振動(dòng)臺(tái)相結(jié)合的振動(dòng)臺(tái)混合試驗(yàn)技術(shù),其框架有待進(jìn)一步的開發(fā)、定量分析與推廣應(yīng)用,其中存在諸多困難,需要從不同角度如高速計(jì)算、實(shí)時(shí)通訊、模型簡(jiǎn)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(shí)時(shí)混合試驗(yàn)穩(wěn)定性等角度來(lái)進(jìn)行分析研究,以期最終實(shí)現(xiàn)多自由度實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)的靈活、高頻、可靠加載。一、針對(duì)橋墩或柱軸向、剪切和彎曲自由度同步加載的耦合問(wèn)題,本文利用力-位移混合雙閉環(huán)控制策略實(shí)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(jié)構(gòu)試驗(yàn)的精度。分別以數(shù)值模擬與大比例縮尺橋墩結(jié)構(gòu)的循環(huán)往復(fù)試驗(yàn)為例驗(yàn)證力-位移混合控制方法,數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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(yàn)過(guò)程中,體現(xiàn)了技術(shù)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(shí)時(shí)混合試驗(yàn)系統(tǒng)的分析依據(jù),可對(duì)試件非線性和時(shí)滯的臨界點(diǎn)作定量分析。以中心差分與算子分解算法對(duì)實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)進(jìn)行了控制系統(tǒng)數(shù)值驗(yàn)證,并以4自由度結(jié)構(gòu)試驗(yàn)仿真對(duì)伯德圖方法進(jìn)行了驗(yàn)證。三、本文提出一種基于數(shù)值振動(dòng)臺(tái)與有限元的聯(lián)合仿真策略,用于實(shí)施物理試驗(yàn)之前,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)非線性特別是試件非線性的預(yù)測(cè),擬用于對(duì)系統(tǒng)非線性作用帶來(lái)的控制誤差進(jìn)行修正,從而減少振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的誤差,也為振動(dòng)臺(tái)混合試驗(yàn)的高頻精確加載提供一定的基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(guò)程中只需處理試件的材料非線性。采用了雙線性移動(dòng)硬化模型來(lái)模擬試件的層間力學(xué)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(fù)力模型歸一化滯回曲線如圖 6 所示。

作動(dòng)器1 l1作動(dòng)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

中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所碩士學(xué)位論文(a) 地震力命令下水平主方向命令與響應(yīng)ommand and response of earthquake input in main horizontal di(b) 地震力命令下豎向命令與響應(yīng)a) Command and response of earthquake input in vertical direct
【參考文獻(xiàn)】

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