[发明专利]基于离散切线刚度估计的实时混合模拟试验反馈力修正方法

说明书

本发明提供一种实时混合模拟反馈力修正方法，首先通过对试验子结构的正弦波位移追踪试验，确定其初始刚度，测量位移噪声和测量反馈力噪声分布；次之确定离散刚度估计算法参数:包括修正参数，历史数据存储容量，瞬时刚度更新频率，瞬时刚度估计阀值。然后，在实时混合模拟试验中插入瞬时刚度估计模块，并向其同步输入测量位移与测量反力。其中，瞬时刚度估计模块采用离散切线估计算法同步计算试验子结构的瞬时刚度。最后，利用每一步所估计的试验子结构瞬时刚度，修正测量反馈力。本发明可以极大提高试验子结构瞬时刚度估计的准确性，并能进一步准确的修正测量反馈力。

技术领域

本发明为一种基于离散切线刚度估计的实时混合模拟试验反馈力修正方法，利用离散切线估计算法同步计算试验子结构的瞬时刚度，并用于修正其测量反馈力。

背景技术

传统的土木工程结构试验方法包括拟静力试验、拟动力试验及地震模拟振动台试验等。拟静力试验是按照一定的荷载或变形控制方式，对试件进行低周反复加载，使试件逐渐从弹性阶段过渡至塑形阶段，直至试件破坏。该方法的优点是经济实用，但无法真实反映结构的动力特性。拟动力试验是在低速条件下，将计算机分析与结构试验相结合的试验方法，在拟动力试验中可通过子结构技术节约试验成本。由于拟动力试验速度极低，即在较大的时间尺度内进行试验，故该试验方法无法反映加载速度对试验子结构的影响，同时还会产生应变速率效应。地震模拟振动台试验是目前最准确的结构抗震性能试验方法，但由于振动台的高昂造价和承载能力的限制，在进行大型结构试验时需要对模型进行缩尺，尺寸效应会对试验结果造成不同程度的影响，同时振动台只能处理地面振动对结构的作用，而无法反映其他类型，如风荷载，潮汐荷载等的影响。

实时混合模拟是从低速拟动力试验的基础上发展起来的，该方法采用高速加载作动器替换拟动力试验中的低速加载作动器，可进行实时同步加载，极大的提高了试验子结构的加载速率，从而可真实反应加载速率对结构的影响。积分算法和时滞补偿是实时混合模拟试验的重要环节，积分算法要求能进行高效准确的求解微分方程，多采用显示积分算法；而时滞补偿要求能快速精准的补偿时滞误差，可分为位移补偿和反馈力修正两种方法。在实时混合模拟过程中，由于作动器机械传动延迟，作动器无法实时准确地达到预定的位移，而是存在响应滞后现象，称为时滞。在系统中，时滞相当于对结构增加了负阻尼，如果不能进行合理补偿，会影响试验结果的准确性，严重时会破坏试验系统的稳定性。位移补偿方法主要通过对计算位移进行外推来抵消时滞影响，反馈力修正方法主要通过修正试验子结构反馈力来消除时滞影响。

目前对实时混合模拟补偿方法多集中于位移补偿，仅采用位移补偿方法无法完全消除时滞，故需要进一步修正试验子结构反馈力。反馈力修正方法中，最为关键的步骤是快速而准确的估计试验子结构瞬时刚度，目前的反馈力修正方法对其研究仍然不足，本发明即针对上述问题展开。

发明内容

发明目的：为了克服传统的反馈力修正方法对试验子结构瞬时刚度估计不准确的问题，本发明基于离散曲线参数识别理论，提供了一种在线离散切线刚度估计算法，并进一步将其应用于试验子结构的反馈力修正。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的基于离散切线刚度估计的实时混合模拟试验反馈力修正方法，包括以下步骤：

第一步，对试验子结构进行正弦波位移追踪试验，确定其初始刚度，测量位移噪声和测量反馈力噪声分布；

第二步，确定离散刚度估计算法参数；包括修正参数；历史数据存储容量；瞬时刚度更新频率；瞬时刚度估计阀值；

第三步，在实时混合模拟试验中插入瞬时刚度估计模块，并向其同步输入测量位移与测量反馈力；其中，瞬时刚度估计模块采用离散切线估计算法同步计算试验子结构的瞬时刚度；

第四步，根据每一步所估计的试验子结构瞬时刚度，修正测量反馈力。