實(shí)時(shí)混合模擬試驗(yàn)的頻域評(píng)估方法研究.pdf

1、實(shí)時(shí)混合模擬是一種新型的試驗(yàn)方法，它將結(jié)構(gòu)分為試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)和數(shù)值子結(jié)構(gòu)兩部分，能夠在足尺的條件下反映加載速率對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。目前對(duì)實(shí)時(shí)混合模擬效果的評(píng)價(jià)主要是從時(shí)域角度出發(fā)，并不能全面地反映實(shí)時(shí)混合模擬的實(shí)施效果，成為限制實(shí)時(shí)混合模擬推廣應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題之一。為此，本文提出了一種“實(shí)時(shí)混合模擬的頻域評(píng)價(jià)方法”，并圍繞這一新的評(píng)價(jià)方法，先后開展了理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，完成的主要工作及相應(yīng)的結(jié)論如下:
　　(1)提出了一種實(shí)時(shí)混合模

2、擬的頻域評(píng)價(jià)方法。在理論分析的基礎(chǔ)上，從頻域角度出發(fā)，推導(dǎo)出一種頻域評(píng)價(jià)方法。該評(píng)價(jià)方法是一種雙參數(shù)評(píng)價(jià)方法，將試驗(yàn)誤差分為幅值誤差和相位誤差，分別由參數(shù)A和φ表示。其中幅值A(chǔ)與1的差值代表試驗(yàn)的幅值誤差，相位φ與0的差值代表試驗(yàn)的相位誤差。此后，引入等效頻率的概念，根據(jù)相位差φ，可以計(jì)算出實(shí)時(shí)混合模擬的時(shí)滯d。為了防止頻譜泄露對(duì)數(shù)據(jù)分析的影響，對(duì)于不同的輸入采用分段（或者重采樣后分段）和數(shù)據(jù)加窗的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，其中由于對(duì)數(shù)據(jù)加

3、窗的方法應(yīng)用范圍廣，在評(píng)價(jià)中可以優(yōu)先采用。在不存在任何誤差的理想情況下，輸入與輸出沒(méi)有任何誤差，此時(shí)有A的值為1、φ（或d）的值為0。當(dāng)A的值越接近于1、φ（或d）越接近0，試驗(yàn)的效果越好。
　　(2)采用實(shí)時(shí)位移追蹤的數(shù)值模擬模試驗(yàn)對(duì)頻域評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)時(shí)位移追蹤試驗(yàn)是實(shí)時(shí)混合模擬的基礎(chǔ)和重要組成部分，本文采用正弦波和隨機(jī)波作為模擬和試驗(yàn)的輸入，對(duì)位移追蹤試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，初步驗(yàn)證了頻域評(píng)價(jià)方法和數(shù)據(jù)預(yù)處理方

4、法的有效性。在模擬過(guò)程中，考慮了輸入與輸出之間存在時(shí)滯、存在幅值誤差和同時(shí)存在時(shí)滯和幅值誤差這三種情況。數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于實(shí)時(shí)位移追蹤試驗(yàn)，參數(shù)A與1的差值和參數(shù)φ與0的差值能夠分別反映試驗(yàn)中的幅值誤差和相位誤差，而且兩者之間不存在耦合效應(yīng)，同時(shí)參數(shù)d的結(jié)果與時(shí)滯非常吻合。通過(guò)對(duì)兩種數(shù)據(jù)預(yù)處理方法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)加窗的方法更具優(yōu)越性。
　　(3)采用實(shí)時(shí)混合模擬的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)對(duì)頻域評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證。