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振动台子结构试验是一种有效的实时结构混合试验方法,持续受到国内外学者的关注。利用振动台和其它加载装置进行联合加载,从而提升和扩展振动台的加载能力,实现大比例甚至足尺结构试验的目的。基于主动质量驱动器(AMD)加载方法的振动台子结构试验中,在试验子结构和数值子结构完全拆分的情况下,无论采用位移PID还是三参量控制,在界面加速度输入情况下AMD系统在3～5 min后会产生失稳现象,通过调整控制增益、对加速度反馈信号进行滤波无法消除这种现象。在加速度传感器噪声的影响下,子结构试验系统无法保持长期稳定,通过数值仿真表明现有的时滞补偿算法也无法消除这种失稳现象。考虑这种情况,将卡尔曼滤波引入界面加速度的量测环节,通过整体结构模型求得的界面加速度对实测界面加速度进行修正,从而提升了振动台子结构试验的系统稳定性和试验精度。数值仿真结果表明,通过设置合理的卡尔曼滤波参数,可以抑制加速度传感器随机噪声对子结构试验精度的影响,系统时滞稳定性也得到显著改善。文中的研究结果为振动台子结构试验的成功实施提供了一种可行的解决方案。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2015,(5)
通常采用数值模拟和小比例尺试验的方法研究调谐液体阻尼器(TLD)对结构的减振控制效果。由于TLD依靠水的晃动来提供减振力,精确的数值模型不易建立;另外,振动台模型试验又只能进行小比例尺试验,难以真实反映原型结构性能。为了解决这个问题,提出基于等效力控制方法的振动台子结构试验方法,以真实揭示TLD减振控制结构的抗震性能。通过试验研究得到如下结论:(1)惯性试件的振动台子结构试验结果与精确解吻合很好,表明基于等效力控制方法振动台子结构试验具有很好的精度;(2)TLD减振控制三层钢框架系统的振动台全结构和子结构试验结果吻合较好,进一步证明了基于等效力控制方法振动台子结构试验具有很好的精度。 相似文献
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考虑SSI效应储油罐的子结构实验方法与数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
提出了应用振动台子结构试验方法来研究考虑土-结构相互作用（SSI）效应储罐的抗震性能,该方法将土体简化为双自由度八参量集总参数模型进行模拟,储罐作为试验子结构应用振动台加载,两部分联机完成振动台子结构试验。该方法能完成大比例尺储罐试验,具有传统试验方法难以比拟的优势。然后,通过数值模拟分析了SSI效应对储罐动力响应的影响。分别研究了不同储液高度和不同地基刚度对储罐位移和加速度响应的影响。研究结果表明：考虑SSI效应时,罐体位移响应和加速度响应均有所减小,土质越软,效果越明显;随着储液高度的增高,位移、加速度反应呈现减小趋势。 相似文献
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基于虚拟振动台的实时耦联动力仿真试验 总被引：1，自引：1，他引：0
实时耦联动力试验(RTDHT)是一种将物理模型试验与数值求解计算实时耦联在一起的新型结构动力试验方法.本文采用SIMULINK对液压伺服振动台系统进行了仿真,建立虚拟振动台模型对真实振动台进行离线调试.并提出基于虚拟振动台进行实时耦联动力仿真试验,从而对真实实时耦联动力试验进行指导的思想.仿真结果表明,虚拟振动台可以很好地仿真真实振动台的动力特性,离线调试结果应用于真实振动台能够得到优良的控制性能;基于虚拟振动台的实时耦联动力仿真试验能够反映真实实时耦联动力试验中存在的时滞以及由此而可能导致的系统失稳问题.采用预测补偿算法对时滞进行了补偿,结果表明补偿算法消除了时滞的影响,试验系统稳定且试验结果与数值计算结果吻合得较好.基于虚拟振动台对实时耦联动力试验进行研究,既能对真实试验提出指导又可避免试验系统失稳对设备的损害,是一种实用且必要的研究手段. 相似文献
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本文在此前一系列有关新型电磁驱动AMD控制系统力学建模、性能试验和控制策略研究的基础上,进行了结构地震响应控制的小型振动台试验研究。首先,针对配置了电磁驱动AMD控制系统的Quanser标准两层剪切型框架结构模型,建立了无控计算模型,通过正弦扫频试验验证了模型参数,从而为结构振动主动控制试验研究提供了准确的被控对象模型;其次,设计了电磁驱动AMD控制系统基于极点配置控制算法的试验控制策略和状态观测器,通过数值分析验证了状态观测器估计结果的准确性;最后,在完成以上各项准备工作的基础上,分别对结构输入了典型Benchm ark标准地震动,进行振动台试验,试验结果表明电磁驱动AMD控制系统对结构的地震响应具有显著的控制效果,验证了该新型系统应用于结构振动控制的有效性和可行性。 相似文献
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振动台实时耦联动力试验系统构建解决方案 总被引：2，自引：1，他引：1
实时耦联动力试验(RTDHT)是一种将物理模型试验和数值求解计算实时耦联在一起进行整体结构动力反应分析的新型结构动力试验方法。构建实时耦联动力试验系统将面临数值子结构实时计算、数据实时传输、加载器精确加载等问题。本文首先以清华大学新近建成的一套基于振动台的实时耦联动力试验系统为例,对试验系统构建中面临的问题以及相应的解决方案进行了阐述,对构建实时耦联动力试验系统提出了一些指导性的建议。随后简要介绍了利用该系统已经进行的一些实时耦联动力试验,并对实时耦联动力试验可能的应用前景进行了探讨。 相似文献
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子结构地震模拟振动台混合试验原理与实现 总被引：2，自引：0，他引：2
为了解决地震模拟振动台承载能力及台面尺寸对大型结构试验的限制,扩展振动台的功能,本文提出了子结构地震模拟振动台混合试验方法、试验过程及实时数值积分方法,并给出了试验子结构边界条件的两种模拟形式.通过一个简单框架结构的地震模拟振动台试验和子结构混合加载试验验证了该方法的可行性,并指出了该试验方法的主要技术问题.混合试验方法通过子结构技术和振动台试验相结合,解决了目前的地震模拟振动台试验和拟动力试验在设备规模和加载速度上的局限性. 相似文献
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多塔长跨斜拉桥受力复杂,采用轻质结合梁时结构地震响应更具特点.本文以某主跨为616m的三塔结合梁斜拉桥为工程背景,制作动力缩尺模型进行三台阵振动台试验.在单向一致激励振动台试验的基础上,进行多维激励、多点激励振动台试验,并与数值分析结果进行比较验证.试验结果表明:此结构的基本振型为中塔纵弯与主梁竖弯的耦合振动.纵向一致地震作用下,主塔及主梁均会有较大的地震响应;横向一致地震激励下,中塔地震响应较边塔更为不利.多点激励振动台试验表明,行波效应使得各构件地震响应不同程度增大;最后,通过多维地震激励下试验结果验证了规范中方向组合计算方法的准确性. 相似文献
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Xiaodong Ji Kouichi Kajiwara Takuya Nagae Ryuta Enokida Masayoshi Nakashima 《地震工程与结构动力学》2009,38(12):1381-1399
When subjected to long‐period ground motions, high‐rise buildings' upper floors undergo large responses. Furniture and nonstructural components are susceptible to significant damage in such events. This paper proposes a full‐scale substructure shaking table test to reproduce large floor responses of high‐rise buildings. The response at the top floor of a virtual 30‐story building model subjected to a synthesized long‐period ground motion is taken as a target wave for reproduction. Since a shaking table has difficulties in directly reproducing such large responses due to various capacity limitations, a rubber‐and‐mass system is proposed to amplify the table motion. To achieve an accurate reproduction of the floor responses, a control algorithm called the open‐loop inverse dynamics compensation via simulation (IDCS) algorithm is used to generate a special input wave for the shaking table. To implement the IDCS algorithm, the model matching method and the H∞ method are adopted to construct the controller. A numerical example is presented to illustrate the open‐loop IDCS algorithm and compare the performance of different methods of controller design. A series of full‐scale substructure shaking table tests are conducted in E‐Defense to verify the effectiveness of the proposed method and examine the seismic behavior of furniture. The test results demonstrate that the rubber‐and‐mass system is capable of amplifying the table motion by a factor of about 3.5 for the maximum velocity and displacement, and the substructure shaking table test can reproduce the large floor responses for a few minutes. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Qiang Wang Jin-Ting Wang Feng Jin Fu-Dong Chi Chu-Han Zhang 《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》2011
Simulating dynamic soil–structure interaction (SSI) problems is a challenge when using a shaking table because of the semi-infinity of soil foundations. This paper develops real-time dynamic hybrid testing (RTDHT) for SSI problems in order to consider the radiation damping effect of the semi-infinite soil foundation using a shaking table. Based on the substructure concept, the superstructure is physically tested and the semi-infinite foundation is numerically simulated. Thus, the response of the entire system considering the dynamic SSI is obtained by coupling the numerical calculation of the soil and the physical test of the superstructure. A two-story shear frame on a rigid foundation was first tested to verify the developed RTDHT system, in which the top story was modeled as the physical substructure and the bottom story was the numerical substructure. The RTDHT for a two-story structure mounted on soil foundation was then carried out on a shaking table while the foundation was numerically simulated using a lumped parameter model. The dynamic responses, including acceleration and shear force, were obtained under soft and hard soil conditions. The results show that the soil–structure interaction should be reasonably taken into account in the shaking table testing for structures. 相似文献
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《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》2012,32(12):1690-1702
Simulating dynamic soil–structure interaction (SSI) problems is a challenge when using a shaking table because of the semi-infinity of soil foundations. This paper develops real-time dynamic hybrid testing (RTDHT) for SSI problems in order to consider the radiation damping effect of the semi-infinite soil foundation using a shaking table. Based on the substructure concept, the superstructure is physically tested and the semi-infinite foundation is numerically simulated. Thus, the response of the entire system considering the dynamic SSI is obtained by coupling the numerical calculation of the soil and the physical test of the superstructure. A two-story shear frame on a rigid foundation was first tested to verify the developed RTDHT system, in which the top story was modeled as the physical substructure and the bottom story was the numerical substructure. The RTDHT for a two-story structure mounted on soil foundation was then carried out on a shaking table while the foundation was numerically simulated using a lumped parameter model. The dynamic responses, including acceleration and shear force, were obtained under soft and hard soil conditions. The results show that the soil–structure interaction should be reasonably taken into account in the shaking table testing for structures. 相似文献
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村镇隔震砌体结构振动台试验方案设计研究 总被引：1，自引：1，他引：0
为使铅芯橡胶支座隔震技术应用于村镇砌体结构,将隔震层设置于地坪以上,本文给出了隔震构造的具体做法。选取典型村镇2层未设构造柱的砖砌体结构房屋为试验原型,按1:2缩尺,设计有隔震层和无隔震层的振动台对比试验。首先采用反应谱分析方法,对隔震和非隔震结构分别选取三条地震波,然后通过数值分析,研究隔震和非隔震结构在输入不同地震波时的地震反应规律,根据数值模拟的分析结果设计结构振动台试验中的传感器布置和加载方案。本文设计的砌体隔震振动台试验方案已试验成功,可为振动台试验设计和研究提供参考。 相似文献
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结构抗震试验方法的发展 总被引：7，自引：3，他引：7
地震荷载极大的破坏性,使得结构抗震性能的研究成为一个被广泛关注的热点问题.为了提高结构抗震研究的试验能力和试验水平,近年来在传统结构抗震试验方法的基础上,出现了一些新的试验方式和方法.本文总结介绍了目前结构抗震试验方法的一些发展趋势,包括：（1）地震模拟振动台的大型化和多台化,以进行大比例模型甚至足尺模型试验或考虑大跨度结构地震动的非均匀性;（2）进行子结构试验的实时化,以实现数值子结构模型和试验子结构模型的实时结合;（3）进行试验设备的网络化,以提高试验设备的利用率,实现资源共享等,供有关研究者参考. 相似文献
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This study proposes a new substructure shake table test method that allows for experimental investigation of the lower portion of structures while the upper part is numerically analyzed. Compatibility conditions are derived to ensure that the dynamic characteristics of the substructured system are equivalent to the reference entire structure. This method utilizes controlled masses to incorporate interface forces from the computational substructure to the experimental substructure. A feasible implementation procedure for the interface force compatibility is developed using a series of conversions and signal processing. For validation of the capabilities and limitations of the proposed substructure method, numerical simulations are performed using detailed models including dynamics of the controlled mass systems. Results from the numerical simulations showed that the proposed substructure method produced comparable results to the reference entire simulations. The average error between top floor displacements produced by substructured and entire responses for earthquake inputs was 7.1%. Numerical studies showed that the substructure method has potential to serve as an alternative to shaking table tests of entire structures. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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为得到可靠的试验数据,对黄土场地典型断面地铁车站大型振动台试验方案进行设计与研究。根据试验目的和特点,提出黄土场地与地铁车站动力相互作用模型体系相似设计原则,并基于Bockingham的π定理对模型结构进行相似设计;通过室内试验研究模型材料配合比、力学特性及模型制作技术;采用有限元-无限元耦合数值建模方法,分析黄土场地地铁车站地震响应,基于数值模拟结果对振动台试验中的传感器布设方案进行研究;根据西安及周边地区地震环境特点,确定振动台试验输入地震动与加载方案。研究结果表明,试验模型结构宏观震害与数值模拟结果较吻合。本研究可为黄土场地地铁车站、地铁隧道及地下商业街等地下结构振动台试验方案设计与深入研究提供参考。 相似文献