基于实时仿真补偿的高性能振动台子结构实验技术研究

批准号:
51608016
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
唐贞云
依托单位:
学科分类:
E0804.结构工程
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李振宝、苏婷立、蒋华戈、郭珺、郝娜、洪越、梅衍
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
动力子结构实验技术融合数值计算和物理试验的优点,为工程结构试验研究提供了新的试验手段。振动台子结构实验技术能对结构整体动力特性进行全面模拟,是子结构实验技术发展的重要方面。试件与振动台耦合效应限制了振动台子结构实验技术对高频特性、非线性特性、大尺寸试件的模拟能力。目前只能进行质量远远小于台面的低频率物理子结构试验,无法满足超高层、大跨度、多介质耦合的工程结构抗震研究需求。本课题以大尺寸试件振动台动力子结构实验为研究对象,建立振动台子结构系统全过程模型,基于系统控制理论分析试件与台面耦合效应对振动台动力子结构实验稳定性和精度的影响,结合实时仿真与自适应控制理论建立两阶段控制策略,全过程补偿试件与台面耦合效应,以增强振动台动力子结构试验稳定性和精度,提高振动台子结构实验应用范围,并通过土结相互作用试验验证其有效性。本课题将为大尺寸试件高阶及非线性特性模拟提供新的试验手段,具有很好的应用前景。
英文摘要
Real time dynamic sub-structuring (RTDS) testing combines the advantages of numerical simulations and physical tests, which supplies a new method for the experimental investigation for structure dynamic performance. Shaking table RTDS is a key branch of RTDS because of its potential for testing the integral dynamic behaviour of structure. However, because of the coupling effect between structure and table, the testing capability of shaking table RTDS for high frequency and nonlinear behaviour of large scale specimen is limited. Thus, shaking table RTDS can only test the structure with a mass much less than table. This cannot satisfy the needs of the research on earthquake-resistance of super-high rise and long-span structure and the multi medium coupling in engineering structure. This research focus on the shaking table RTDS taking the upper part as physical structure. Firstly, the numerical model to describe the whole process of shaking table RTDS is planned to build. And then the effect of STI on the stability and accuracy shaking table RTDS is intended to analyse scientifically using control theory. After that, a dual function control strategy will be developed combining real-time simulation technique and adaptive control algorithm to compensate the coupling effect between structure and table, therefore the stability and accuracy of shaking table RTDS can be enhanced, so that the application of shaking table RTDS may be enlarged. Finally, the efficiency of shaking table will be validated in the application of SSI simulation. This research will make it possible to test large specimen with high order and nonlinear behaviour using shaking table RTDS and therefore has a good prospect of application.
为了确保能顺利、准确的实现试验,振动台子结构试验需要面临的最大挑战在于设计高稳定性、高保真度的控制器,以便充分补偿振动台动力特性,提高实验技术的精度和应用范围。但在进行物理子结构试件较大的试验时,振动台动力特性与物理子结构动力特性相耦合,极大的限制了振动台子结构实验系统精度和应用范围(可试验试件频率较低、质量较小)。本项目研究目标在于对试验试件与振动台耦合动力特性进行实时补偿,以消除试件与台面相互作用的影响,扩宽振动台子结构试验频带,提高振动台子结构实验系统对高频特性、大尺寸试件的试验模拟能力。取得如下成果:(1)基于增益裕度提出了多自由实时子结构试验系统稳定性综合分析方法,分析了加载系统与试件相互作用、数值计算方法以及结构非线性对系统稳定性的影响。(2)将逆动力补偿和全状态反馈相结合基于实时仿真技术提出了基于仿真的全状态子结构试验控制方法。该方法能同时补偿加载系统相位滞后和幅值误差,极大的提高了系统稳定性和试验精度。(3)将该方法用于子结构试验,成功实现了土-结相互作用、储罐隔震性能以及TLD减震性能的大尺寸子结构试验。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Effect of Soil-Structure Interaction on Seismic Performance of Long-Span Bridge Tested by Dynamic Substructuring Method
土-结构相互作用对动态下部结构法试验大跨桥梁抗震性能的影响
DOI:10.1155/2017/4358081
发表时间:2017-03
期刊:Shock and Vibration
影响因子:1.6
作者:Tang Zhenyun;Ma Hua;Guo Jun;Li Zhenbao
通讯作者:Li Zhenbao
DOI:--
发表时间:--
期刊:工程力学
影响因子:--
作者:胡云强;唐贞云;郭云峰
通讯作者:郭云峰
DOI:10.1177/1077546317740488
发表时间:2017-11
期刊:Journal of Vibration and Control
影响因子:2.8
作者:Tang Zhenyun;Dietz Matt;Li Zhenbao;Taylor Colin
通讯作者:Taylor Colin
DOI:--
发表时间:2018
期刊:工程力学
影响因子:--
作者:洪越;唐贞云;林树潮;李振宝
通讯作者:李振宝
DOI:--
发表时间:2018
期刊:工程力学
影响因子:--
作者:唐贞云;郭珺;洪越;李易;李振宝
通讯作者:李振宝
适于深水结构多介质耦合效应再现的离线混合试验方法研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:唐贞云
- 依托单位:
面向隔震结构的动力子结构试验方法与实现研究
- 批准号:51978016
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:唐贞云
- 依托单位:
国内基金
海外基金
