模型更新是提高混合試驗精度的有效手段。當(dāng)混合試驗中的數(shù)值子結(jié)構(gòu)與試驗子結(jié)構(gòu)擁有某些共性參數(shù),比如相同的材料本構(gòu)參數(shù)、截面本構(gòu)參數(shù)或單元本構(gòu)參數(shù)時,可以利用試驗數(shù)據(jù)識別試驗子結(jié)構(gòu)的參數(shù),然后更新數(shù)值子結(jié)構(gòu)的計算模型,從而達到減小數(shù)值子結(jié)構(gòu)模型誤差的目的。然而,當(dāng)前的模型更新混合試驗研究主要集中在簡單的數(shù)值模型上:一方面,數(shù)值子結(jié)構(gòu)的模型過于簡單,不能描述真實結(jié)構(gòu)的非線性特性;另一方面,待識別的試驗子結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型過于簡化,無法用于更新真實結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型。為了將模型更新混合試驗應(yīng)用到更加真實復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模型,本文實現(xiàn)了更新有限元模型中任意類型的材料、截面以及單元本構(gòu)模型的參數(shù),提出了有限元模型更新混合試驗方法。同時,為了推動混合試驗方法在真實工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,提出了基于控制點的試驗加載控制方法,并開發(fā)了通用混合試驗平臺HyTest。本文主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)提出了基于控制點的試驗加載控制方法�？刂泣c是能代表結(jié)構(gòu)真實運動或響應(yīng)的點,實現(xiàn)了控制點目標(biāo)就實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的加載目標(biāo)。以控制點作為最小加載控制單元,將控制目標(biāo)、作動器以及位移計分配到各個控制點上。確定控制目標(biāo)時,通過整體剛度矩陣考慮各控制點之間的耦合關(guān)系;確定控制目標(biāo)后,各個控制點彼此獨立,各自進行外環(huán)控制實現(xiàn)目標(biāo)值。該方法可以兼容各種不同的試驗配置,實現(xiàn)力和位移混合目標(biāo),適應(yīng)任意合理的作動器布置方案和位移計布置方案。(2)實現(xiàn)了利用有限元分析軟件Open Sees更新任意類型的材料、截面以及單元本構(gòu)模型的參數(shù),并與混合試驗結(jié)合形成了有限元模型更新混合試驗方法。一方面,采用Open Sees建立試驗子結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型,隱式地作為觀測方程,提高了識別效率;另一方面,建立可變參數(shù)的數(shù)值子結(jié)構(gòu)模型,在Open Sees計算過程中在線更新參數(shù),提高了計算與更新效率。(3)開發(fā)了通用混合試驗平臺HyTest。建立了具有可擴展性的平臺架構(gòu),并將基于控制點的試驗加載方法和有限元模型更新混合試驗方法實現(xiàn)在HyTest平臺中。試驗平臺目前可以支持多種類型的試驗方法,包括擬靜力試驗、全結(jié)構(gòu)擬動力試驗、混合試驗以及模型更新混合試驗。(4)開展了單片剪力墻擬靜力試驗、鋼筋混凝土柱子的有限元模型本構(gòu)參數(shù)識別、單層鋼框架的常規(guī)混合試驗以及多層鋼框架的有限元模型更新混合試驗。結(jié)果表明,基于控制點的試驗加載控制方法可以有效地實現(xiàn)試驗加載目標(biāo);有限元模型更新一方面大大提高了混合試驗的精度,另一方面具有極高的計算效率,驗證了所提出的方法和HyTest通用試驗平臺的有效性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU317
【部分圖文】：

圖 2-4 控制點三自由度位移到作動器伸長量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換-4 Coordinator transformation of displacements from control point to點目標(biāo)類型為力時，無法直接通過求解作動器伸長量來力目標(biāo)。但是可以假定，從控制點增量力目標(biāo)到作動器增量位移目標(biāo)到作動器增量位移目標(biāo)，有著相同的坐標(biāo)方向上的增量力目標(biāo)a f 可以用控制點三自由度的)fθ來表示a 1 2 3=x yf A f A f A fθ + + c c ca a a1 2 3= = =x yd d dA A Ad d dθ ， ，-7）可以求得112 21 1xx ylAl l=+

第 2 章 基于控制點的試驗加載控制方法模擬可以得到柱頂?shù)乃轿灰坪突謴?fù)力分別如圖 2-9 和圖 2-10 所示。對應(yīng) 2-1 d)所示的第 3、4 目標(biāo)步，第 43-90 加載步的控制目標(biāo)類型為力，其余加的控制目標(biāo)類型為位移。圖中虛線為控制點上的目標(biāo)，點劃線為細分之后的，實線為控制點上實際實現(xiàn)的位移（圖 2-9）和恢復(fù)力（圖 2-10）。

第 2 章 基于控制點的試驗加載控制方法模擬可以得到柱頂?shù)乃轿灰坪突謴?fù)力分別如圖 2-9 和圖 2-10 所示。對應(yīng) 2-1 d)所示的第 3、4 目標(biāo)步，第 43-90 加載步的控制目標(biāo)類型為力，其余加的控制目標(biāo)類型為位移。圖中虛線為控制點上的目標(biāo)，點劃線為細分之后的，實線為控制點上實際實現(xiàn)的位移（圖 2-9）和恢復(fù)力（圖 2-10）。圖 2-9 單自由度柱子模擬的水平位移Fig. 2-9 Horizontal displacement of a column with one DOF
【參考文獻】

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本文編號：2863238