[发明专利]一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法与装置

权利要求书

1.一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，用于分析研究悬浮隧道管体在车辆-流体作用下的动力特性；其特征在于该方法的具体步骤是：

(a) 将整体结构划分成物理子结构和数值子结构：将悬浮隧道管体及锚索作为物理子结构，将车辆及流体环境作为数值子结构进行仿真模拟；

(b) 基于有限元算法，对数值子结构建立数值仿真模型；

(c) 将物理子结构进行预制加工及安装；

(d) 通过数据交互系统和数据采集系统，完成由数值子结构的计算信息对物理子结构的加载控制，及由物理子结构的测量信息对数值子结构的模型更新；

(e) 通过可视化界面监控、提取所需信息。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，其特征在于步骤(b)建立数值子结构模型的具体方法如下：

(i) 根据结构的基本信息，建立基于各类有限元理论或有限元软件的数值子结构模型；

(ii)选取积分方法和积分步长，求解结构的运动方程。

3.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，其特征在于步骤(c)加工物理子结构的具体方法为：

根据物理子结构模型规模和复杂程度，将物理子结构以足尺模型或者缩尺模型进行工厂预制加工及安装。

4.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，其特征在于步骤(d)控制对物理子结构加载的具体方法如下：

(i) 在控制系统内完成对数值子结构模型在每一个数值积分步长内的位移预测、速度预测、加速度预测及内力求解，并采用控制算法进行修正；

(ii)由数据交互系统和控制系统，读取数值子结构与物理子结构连接处的修正后计算位移或计算力值，并将其作为目标位移或目标力，通过加载系统和装置加载到物理子结构对应的自由度上。

5.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，其特征在于步骤(d)更新数值子结构模型的具体方法如下：

经位移传感器和力传感器测得物理子结构实际加载后的反馈量，由数据采集系统和数据交互系统再传递给数值子结构模型，作为下一个积分步长的计算依据。

6.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，其特征在于步骤(e)提取所需信息的具体方法如下：

(i) 在主控计算机上建立与控制器的通讯界面，在主控计算机界面调控各初始参数；

(ii)在主控计算机上输入所需查看点，经存储器直接读取该点的动力响应。

7.根据权利要求2所述的一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，其特征在于采用变量存储器存储各积分步长下的变量参数，完成信息传递和更新。

8.根据权利要求4所述的一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，其特征在于：

(i) 若物理子结构为足尺模型，采用加载装置直接将目标位移或目标力加载到物理子结构上，加载装置根据实际情况可分为作动器、振动台、作动器-振动台耦合；

(ii)若物理子结构为缩尺模型，将目标位移或目标力按照相似条件转化为缩尺模型下物理子结构的位移或力，由加载装置加载到物理子结构上。

9.根据权利要求5所述的一种悬浮隧道管道性能混合模拟测试方法，其特征在于：

(i) 若物理子结构为足尺模型，提取物理子结构模型的位移或者力，直接反馈到数值子结构中；

(ii)若物理子结构为缩尺模型，提取物理子结构模型的位移或者力，根据相似条件转化为足尺模型下数值子结构的位移或者力，反馈到数值子结构中。