实时混合模拟试验的频域评估方法研究

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1、隶劫大·粤硕士学位论文实时混合模拟试验的频域评估方法研究IIIIIIlUrlIlUIIIIIIIIIlY2511266RESEARCHINFREQUENCY-DOMAINEVALUATIONAPPROACHOFREAL—TIMEHYBRIDSIMULATIONADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWeijieXuSupervisedbySupervisedProf．TongGuoSchoolofCivilEngineering

2、SoutheastUniversityAugust2013东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：益!丛生!日期：力f；．5．22东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采

3、用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：链虚：：导师签名：日期：兰塑·i：望摘要实时混合模拟是一种新型的试验方法，它将结构分为试验子结构和数值子结构两部分，能够在足尺的条件下反映加载速率对结构的影响。目前对实时混合模拟效果的评价主要是从时域角度出发，并不能全面地反映实时混合模拟的实施效果，成为限制实时混合模拟推广应用的瓶颈问题之

4、一。为此，本文提出了一种“实时混合模拟的频域评价方法”，并围绕这一新的评价方法，先后开展了理论分析、数值模拟和试验研究，完成的主要工作及相应的结论如下：(1)提出了一种实时混合模拟的频域评价方法。在理论分析的基础上，从频域角度出发，推导出一种频域评价方法。该评价方法是一种双参数评价方法，将试验误差分为幅值误差和相位误差，分别由参数么和婊示。其中幅值彳与1的差值代表试验的幅值误差，相位归0的差值代表试验的相位误差。此后，引入等效频率的概念，根据相位差≯，可以计算出实时混合模拟的时滞d。为了防止频谱泄露对数据分析的影响，对于不同的输入采用分段(或者重采样后分段)

5、和数据加窗的方法对数据进行预处理，其中由于对数据加窗的方法应用范围广，在评价中可以优先采用。在不存在任何误差的理想情况下，输入与输出没有任何误差，此时有么的值为l、矽(或d)的值为0。当彳的值越接近于1、矽(或d)越接近0，试验的效果越好。(2)采用实时位移追踪的数值模拟模试验对频域评价方法进行了验证。实时位移追踪试验是实时混合模拟的基础和重要组成部分，本文采用正弦波和随机波作为模拟和试验的输入，对位移追踪试验进行了数值模拟和实验室试验，初步验证了频域评价方法和数据预处理方法的有效性。在模拟过程中，考虑了输入与输出之间存在时滞、存在幅值误差和同时存在时滞和幅

6、值误差这三种情况。数值模拟和试验结果表明，对于实时位移追踪试验，参数么与1的差值和参数痧与0的差值能够分别反映试验中的幅值误差和相位误差，而且两者之间不存在耦合效应，同时参数d的结果与时滞非常吻合。通过对两种数据预处理方法进行比较，发现对数据加窗的方法更具优越性。(3)采用实时混合模拟的数值模拟和实验室试验对频域评价方法进行了进一步的验证。在数值模拟中，针对试验子结构为线性结构和非线性结构两种情况，分别考虑了输入．输出之间仅存在时滞和同时存在时滞和幅值误差两种情况。在实验室试验中，对采用反向补偿法和自适应反向补偿法两种补偿方法的实时混合模拟试验进行了评价。数

7、值模拟和试验结果表明，参数彳与1的差值和参数谚与0的差值能够分别反映试验中的幅值误差和相位误差，而且两者之间不存在耦合效应，同时d的结果与时滞非常吻合。关键词：实时混合模拟；频域；评价方法；位移追踪；数值模拟；试验验证摘要IIABSTRACTReal-timehybridsimulationisanovelandeffectiveexperimentaltechniqueforseismictests．Itdividesthestructureintoexperimentalsubstructure(s)andanalyticalsubstructure(s

8、)，whichallowsresearchersto