[发明专利]一种用于空间结构的多作动器实时混合模拟试验方法

权利要求书

1.一种用于空间结构的多作动器实时混合模拟试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

第一步：将研究对象分为数值子结构与试验子结构，根据交界处位移协调和力平衡条件，建立数值子结构的空间有限元模型，设计试件与加载方案；

第二步：根据所述空间有限元模型建立在地震激励下的结构动力学运动方程，选取计算步长将运动方程离散化成N个时步，第一个时步开始令n＝1，n为当前所处时步编号；

第三步：根据初始条件或上一时步的加速度、速度和位移计算当前时步的速度和位移，并以计算得到的位移中的数值子结构与试验子结构交界处的位移作为指令位移；

第四步：对每台作动器的指令位移先进行解耦修正，再进行补偿修正，具体方法是，以初始状态下多作动器顶端作用点位置为原点建立的空间直角坐标系，根据下式得到各台作动器修正后的指令位移Δl₁、Δl₂、Δl₃为：

△l₁＝|AX|-l₁

△l₂＝|BX|-l₂

△l₃＝|CX|-l₃

其中X表示加载点在试验中实际位移的坐标值，A、B、C分别表示各作动器固定端的坐标值，|AX|、|BX|、|CX|等分别表示A、B、C点到X点的距离，l₁、l₂、l₃分别表示各作动器的初始长度；

第五步：对补偿修正后的指令位移进行插值，同时对作动器测量力进行抽样；

第六步：根据抽样的作动器测量力计算满足交界处力平衡条件的反馈力，将反馈力代回所述离散化的地震激励下的结构动力学运动方程，计算当前时步的加速度，若nN，则令n＝n+1并回到第三步；若n＝N，则将各时步计算的位移、速度和加速度按时步编号排列后作为结构在地震作用下的响应；所述根据抽样的作动器测量力计算满足交界处力平衡条件的反馈力的方法是，柱底反馈力矩等于柱顶测量力乘以柱长，柱底反馈力等于柱顶测量力乘以负一，根据测量信号、试件尺寸及材料参数和假定，推算试验子结构反馈力以满足交界处力平衡条件。

2.根据权利要求1所述的一种用于空间结构的多作动器实时混合模拟试验方法，其特征在于，所述第二步中，选取计算步长的具体方法是：当作动器采样频率为1024Hz时，采样步长为1/1024秒，令放大系数d＝1，采用假定的数值模型代替试验子结构在计算机中预演实时混合模拟试验流程，若计算总时间大于或等于地震时长，则令d＝d+1，并继续按照上述方式选取计算步长；若计算总时间小于地震时长，则计算步长取为d/1024秒。

3.根据权利要求1所述的一种用于空间结构的多作动器实时混合模拟试验方法，其特征在于，所述第五步中，采用线性内插值方法对补偿修正后的指令位移进行插值，使得插值后指令位移的输出频率与作动器频率相等，采用等距抽样方法对作动器测量力进行抽样，使得测量信号的时间间隔与计算步长相等。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于空间结构的多作动器实时混合模拟试验方法，其特征在于，所述第四步中，解耦修正用以抵消多作动器加载同一点时位移耦合的影响，补偿修正用以抵消作动器时滞的影响。