發(fā)布時間：2020-11-17 17:03

　　 目前工程結(jié)構(gòu)抗震試驗技術(shù)特別是混合試驗技術(shù)高速發(fā)展,加速了土木工程學界對結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)合的振動臺混合試驗技術(shù),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(jié)構(gòu)試驗的精度。分別以數(shù)值模擬與大比例縮尺橋墩結(jié)構(gòu)的循環(huán)往復試驗為例驗證力-位移混合控制方法,數(shù)值模擬與試驗結(jié)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(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(jié)構(gòu)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(chǔ)。
【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

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

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許國山;鄭震云;楊凱博;譚曉晶;吳斌;;基于等效力控制方法TLD減振結(jié)構(gòu)振動臺子結(jié)構(gòu)試驗[J];地震工程與工程振動;2015年05期

2 許國山;徐景鋒;王貞;周惠蒙;吳斌;周利劍;王向英;;考慮SSI效應儲油罐的子結(jié)構(gòu)實驗方法與數(shù)值模擬[J];防災減災工程學報;2014年03期

3 閆曉宇;李忠獻;韓強;杜修力;;多點激勵下大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋地震響應振動臺陣試驗研究[J];土木工程學報;2013年07期

4 王濤;吳斌;張健;;基于最小二乘法的自適應擬動力子結(jié)構(gòu)試驗[J];結(jié)構(gòu)工程師;2011年S1期

5 遲福東;王進廷;金峰;;實時耦聯(lián)動力試驗的時滯穩(wěn)定性分析[J];工程力學;2010年09期

6 王向英;田石柱;;子結(jié)構(gòu)地震模擬振動臺混合試驗原理與實現(xiàn)[J];地震工程與工程振動;2009年04期

7 王倩穎;吳斌;歐進萍;;考慮作動器時滯及其補償?shù)膶崟r子結(jié)構(gòu)實驗穩(wěn)定性分析[J];工程力學;2007年02期

8 保海娥;張自平;程紹革;;振動臺型混合試驗系統(tǒng)試驗設(shè)備研究[J];工程抗震與加固改造;2006年06期

9 程紹革,白雪霜,趙鵬飛,王亞勇;結(jié)構(gòu)抗震混合試驗技術(shù)初探[J];工程抗震與加固改造;2005年05期

10 邱法維,杜文博,劉中田,潘鵬,李文峰,錢稼茹;結(jié)構(gòu)在復雜加載路徑下的擬靜力實驗方法及控制[J];土木工程學報;2003年12期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 王宇航;曲線梁橋鋼管混凝土橋墩的扭轉(zhuǎn)效應研究[D];清華大學;2013年

本文編號：2887729