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隐式实时子结构试验方法的数值特性分析

作　者: 徐文田
导　师: 吴斌
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 实时子结构试验平均加速度法牛顿迭代法等效力控制方法精度
分类号: TU317
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要

实时子结构试验是由拟动力试验发展而来的一种新型混合试验方法,数值积分方法是实时子结构试验非常重要的组成部分。逐步积分方法分为显式方法和隐式方法,显式方法通常是有条件稳定的,很难应用到多自由度复杂结构的试验中去;隐式积分方法通常是无条件稳定性的,但是需要迭代求解运动方程。等效力控制方法通过反馈控制代替数值迭代过程求解运动方程。等效力控制效果除了与作动器性能有关外,还与其反馈控制特性有关。本文将等效力与迭代方法进行了对比研究。首先,分析了牛顿迭代法用于实时子结构试验存在的问题,对Shing迭代法和等效力控制法进行了数值特性分析,并提出将等效力命令进行二次插值使加速度和速度与平均加速度法的常加速度假设相符。分析表明Shing迭代法解决了实时子结构试验采用牛顿迭代法时速度失真的问题;等效力命令插值也可以很好的解决这个问题。其次,针对位移相关型试件,采用Shing迭代和等效力控制方法的实时子结构试验进行数值模拟,分别在理想作动器和考虑作动器性能时,对比研究两种方法的精度。结果表明,当试验子结构为线弹性试件时,两种方法都有很好的精度;当试验子结构为非线性弹性试件时,等效力控制方法的精度要好于Shing迭代法;当试验子结构为双线性试件时,两种方法都有较好的精度。最后,针对速度相关型试件,对采用Shing迭代和等效力控制方法的实时子结构试验进行数值模拟,分别在理想作动器和考虑作动器性能时,对比研究两种方法的精度。分析表明,当试验子结构为线性阻尼时,两种方法都有很好的精度;当试验子结构为非线性指数阻尼时,等效力控制方法的精度要优于Shing迭代法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 实时结构抗震试验方法  9-10
    1.2.1 振动台试验  9-10
    1.2.2 有效力试验  10
  1.3 实时子结构试验  10-14
    1.3.1 实时子结构试验的基本原理和研究现状  11-12
    1.3.2 实时子结构试验数值积分方法  12-14
  1.4 本文主要研究内容  14-15
第2章隐式实时子结构试验的两种方法  15-33
  2.1 引言  15
  2.2 Shing迭代法  15-22
    2.2.1 实时子结构试验结构运动方程  15-16
    2.2.2 用牛顿迭代法求解结构运动方程  16-17
    2.2.3 用Shing迭代法求解结构运动方程  17-22
  2.3 等效力控制方法  22-32
    2.3.1 等效力控制实时子结构试验原理  23-24
    2.3.2 等效力数值特性分析  24-28
    2.3.3 等效力命令的二次插值  28-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章位移相关型试件子结构试验两种方法的对比分析  33-53
  3.1 引言  33
  3.2 试验子结构为线弹性试件  33-39
    3.2.1 理想作动器时  33-35
    3.2.2 考虑作动器性能时  35-39
  3.3 试验子结构为非线性弹性试件  39-48
    3.3.1 软化试验子结构  39-44
    3.3.2 硬化试验子结构  44-48
  3.4 试验子结构为弹塑性试件  48-51
    3.4.1 理想作动器时  48-49
    3.4.2 考虑作动器性能时  49-51
  3.5 本章小结  51-53
第4章速度相关型试件子结构试验两种方法的对比分析  53-60
  4.1 引言  53
  4.2 试验子结构为线性阻尼  53-57
    4.2.1 理想作动器时  54-55
    4.2.2 考虑作动器性能时  55-57
  4.3 试验子结构为非线性指数阻尼  57-59
    4.3.1 理想作动器时  58-59
    4.3.2 考虑作动器性能时  59
  4.4 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-64
附录:公式(2-29)的推导  64-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-68
致谢  68

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