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《哈尔滨工业大学》 2007年
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实时子结构试验方法及其应用

王倩颖  
【摘要】: 现代工程结构日趋复杂化和大型化,为了提高结构抗震性能,新的设计理念、新的构造形式、新的建筑材料不断涌现。结构抗震技术(特别是结构控制技术)的发展对结构试验提出了新的挑战。对于动力性能与速度或时间相关的材料、构件,其结构试验要求实时加载;同时,对于大型复杂结构,由于其小比例尺模型与原型之间的相似关系很难严格满足,要求进行大比例尺或足尺结构试验。实时子结构试验为解决以上困难提供了新的技术手段:它结合了数值计算与试验加载,可以实现大比例尺甚至足尺结构的实时试验。实时子结构试验技术对于通过试验更客观真实地揭示结构的动力性能、降低试验成本有十分重要的意义。 本文研究实时子结构试验的基本方法及其应用,主要研究内容如下: 1.提出了基于MTS控制系统的实时子结构试验方法。充分利用MTS系统FlexTest GT控制器的计算功能,适当设置系统资源及其参数,实现了数值计算与试验加载的实时整合。利用实时子结构试验检验了MTS系统的试验性能,试验结果与计算结果能很好地吻合,说明MTS系统可以满足实时子结构试验对试验设备的要求。 2.考虑由加载系统动力特性引起的逐步积分算法数值特性的变化,分析了试验系统时滞及其补偿对实时子结构试验的影响。建立作动器的双线性简化模型和二阶系统简化模型,分析了考虑时滞及其补偿的算子分解法和中心差分法的稳定性,提出基于作动器动力性能的时滞补偿方法。试验及分析结果表明,作动器简化模型可以很好地模拟作动器的动力特性;时滞使试验的稳定性下降,三阶外插补偿方法可以提高试验的稳定性;基于作动器动力性能的时滞补偿方法对时滞有很好的补偿效果。 3.为避免隐式积分算法的迭代问题,提出了利用反馈控制原理求解隐式差分方程的实时子结构试验方法——等效力控制方法。对于试验子结构反力与速度相关的情况,提出等效力命令插值的方法以解决加载速度不均匀的问题,并讨论了由等效力命令插值所导致的逐步积分算法数值特性的变化。以PD控制器为例,通过理论推导、数值模拟和试验验证的方式讨论了等效力控制器的设计。数值模拟和试验研究结果表明,如果等效力控制器设计合理,等效力控制方法可以取得很好的试验结果。 4.对JZ20-2NW海洋平台磁流变阻尼控制系统进行了实时子结构试验。结合前文的研究成果,针对试验加载设备和海洋平台结构的动力性能分析了该试验的稳定性和精度。考虑不同峰值的冰力和地震作用,通过试验检验了磁流变阻尼减振系统对平台振动的控制效果。研究结果表明,现有的试验技术和设备可以满足对JZ20-2NW平台进行磁流变阻尼实时子结构试验的要求,磁流变控制系统对平台结构的冰激振动和地震反应均有很好的控制效果。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB535

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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2 滕军;马伯涛;李卫华;周大睿;吴斌;王贞;曹冬雪;张浩;;联肢剪力墙连梁阻尼器地震模拟试验研究[J];建筑结构学报;2010年12期
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4 谭晓晶;吴斌;王贞;;采用力控制加载的拟动力试验等效力控制方法[J];振动工程学报;2013年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王贞;吴斌;姜洪斌;张海顺;;采用等效力控制方法的剪力墙拟动力试验[A];防振减灾工程理论与实践新进展(纪念汶川地震一周年)——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 史鹏飞;磁流变阻尼器的拟负刚度控制及实时混合试验方法[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 邓利霞;子结构试验的数值稳定性分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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3 丁勇;考虑作动器特性的实时子结构试验等效力控制方法[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 徐文田;隐式实时子结构试验方法的数值特性分析[D];哈尔滨工业大学;2008年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 陈奕柏;韩建刚;黄义;;粘弹性梁的随机反应理论分析[J];四川建筑科学研究;2007年05期
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7 郑宇;王月明;吴芳;毛杰;;底部框架—抗震墙结构在平稳随机干扰下的响应[J];四川建筑科学研究;2008年01期
8 石飞停;;高速公路钢筋混凝土桥梁地震易损性曲线建立方法[J];四川建筑科学研究;2008年06期
9 李扬;李自力;;铅芯橡胶支座参数对隔震储罐地震响应的影响[J];四川建筑科学研究;2009年04期
10 鲜荣;廖海黎;李明水;;空间网壳结构风振系数计算分析[J];四川建筑科学研究;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱虹;施嘉伟;吴智深;Hesham Diab;;快速荷载下FRP片材-混凝土界面性能试验研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
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3 吴斌;史鹏飞;Billie F.Spencer;Brian M.Phillips;Chia-Ming Chang;;采用Kalman滤波器的实时混合试验方法[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
4 葛东明;;面向控制的弹性高超声速飞行器一体化解析式建模[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
5 陈章位;陈家焱;陈冬娇;;振动试验控制技术与系统研究进展[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
6 肖岩;易伟建;郭玉荣;胡庆;;结构远程协同试验的探讨——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
7 郭玉荣;肖岩;;结构远程协同计算构想[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
8 张永乐;杨建超;唐德高;;爆炸冲击震动下浮放设备的抛离分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
9 刘哲;彭俊生;;利用超单元法研究双塔结构的自振特性[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
10 王月桂;杨海杰;高明亮;姜浩;;防护门抗爆炸冲击波的试验研究[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 郭庆勇;非保守系统Fourier卷积型拟变分原理研究及应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 闫培雷;考虑隔墙影响的框架结构非线性地震反应分析及地震灾场模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 范云蕾;网络化结构实验室NetSLab的研究[D];湖南大学;2010年
6 赵平;高速铁路站场设计及参数优化研究[D];北京交通大学;2011年
7 陈小波;近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究[D];大连理工大学;2011年
8 张俊兵;基于波谱单元法的结构动力分析[D];华中科技大学;2011年
9 胡紫东;考虑支座相关性的基础隔震结构地震响应研究[D];华中科技大学;2011年
10 张鸣祥;大跨度桥梁的风致振动分析与被动控制研究[D];合肥工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马飞飞;框架结构轻钢加层的地震反应分析研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨凤莲;配置加强箍筋混凝土短柱力学性能试验研究[D];山东科技大学;2010年
3 王永伟;框架一剪力墙结构抗震性能分析[D];郑州大学;2009年
4 刘翔;空心板简支梁桥地震非线性碰撞研究[D];郑州大学;2010年
5 张琰鑫;农村夯土类住宅抗震性能研究[D];郑州大学;2010年
6 刘振虎;基于湿模态法的舷侧外伸结构砰击响应[D];大连理工大学;2010年
7 刘东;底层框架砌体结构地震破坏过程仿真及分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 鉴学升;隧道爆破对地面振动影响的研究[D];长沙理工大学;2010年
9 孙丽娟;填充墙平面内及平面外受力性能研究[D];长沙理工大学;2010年
10 巩朝;拱梁组合体系桥梁的地震反应分析[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏锦涛;;液体粘滞阻尼器及其在土木工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年02期
2 樊珂;李振宝;夏兵;闫维明;周锡元;;国家体育馆屋盖模型模拟地震振动台试验研究[J];北京工业大学学报;2008年02期
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7 田石柱,刘季;结构模型的AMD主动控制试验[J];地震工程与工程振动;1999年04期
8 范峰,沈世钊;网壳结构的粘滞阻尼减振分析与试验研究[J];地震工程与工程振动;2000年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王贞;吴斌;;最小二乘时滞实时在线估计方法的试验研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 汪强;基于振动台的实时耦联动力试验系统构建及应用[D];清华大学;2010年
2 朱礼敏;大跨空间结构采用粘滞阻尼器的减震分析和优化设计[D];中国建筑科学研究院;2007年
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6 陈再现;框支配筋砌块短肢砌体结构拟动力子结构试验研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 邱芳;时滞非线性系统的稳定性及其应用研究[D];江南大学;2010年
8 许国山;实时子结构试验的等效力控制方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 王大鹏;远程协同结构拟动力试验方法与技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张家齐;预制混凝土剪力墙足尺子结构抗震性能试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 闫志浩;基于Bouc-Wen模型的非线性结构参数识别研究[D];南京理工大学;2005年
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4 刘建彬;防屈曲支撑及防屈曲支撑钢框架设计理论研究[D];清华大学;2005年
5 李亮;部分预应力混凝土受弯构件恢复力模型研究[D];同济大学;2007年
6 邓利霞;实时子结构实验的自适应控制方法[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 雍军;带高位转换层高层建筑框支剪力墙结构抗震性能研究[D];西南交通大学;2008年
8 杨现东;振动台子结构试验的数值仿真分析[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 冯涛;实时子结构试验的无超调等效力控制方法[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 周建刚;液压伺服系统PID控制器参数的优化[D];江南大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵俊贤;吴斌;;防屈曲支撑的工作机理及稳定性设计方法[J];地震工程与工程振动;2009年03期
2 许国山;吴斌;;采用比例-积分控制的实时子结构试验等效力控制方法[J];工程力学;2009年09期
3 许国山;郝伟;陈永盛;吴斌;欧进萍;;基于OpenFresco-LabVIEW-dSpace的混合试验系统研究[J];工程力学;2013年03期
4 李煜照;巩伟平;向琴琴;;底部大空间住宅结构体系研究发展动态[J];工业建筑;2013年S1期
5 晏晓彤;袁波;;金属阻尼器的滞回性能分析[J];工业建筑;2014年01期
6 许国山;王帅坤;吴斌;欧进萍;;动力子结构试验的算子分解法[J];工程力学;2014年02期
7 滕军;李祚华;高春明;王立山;;耗能模块型钢板阻尼器复合连梁设计及应用[J];地震工程与工程振动;2014年02期
8 滕军;李靖;王立山;李祚华;谭伟;戴菲;孙素文;王文涛;;基于耗能连梁钢板阻尼器的高层结构耗能减振分析及应用[J];防灾减灾工程学报;2014年03期
9 张家广;吴斌;;防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架拟静力试验设计[J];结构工程师;2011年S1期
10 谭晓晶;吴斌;;砖混结构足尺模型的子结构拟动力试验[J];结构工程师;2011年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 王贞;吴斌;;最小二乘时滞实时在线估计方法的试验研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
2 陈再现;王凤来;刘洧骥;杨刚;杨同盖;;框支配筋砌块短肢砌体剪力墙结构力学性能试验研究[A];新型砌体结构体系与墙体材料(上册)——工程应用[C];2010年
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 马宁;工学博士学位论文全钢防屈曲支撑及其钢框架结构抗震性能与设计方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 史鹏飞;磁流变阻尼器的拟负刚度控制及实时混合试验方法[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 张建政;并联六维运动重载动态模拟器机构设计与性能研究[D];上海交通大学;2012年
4 马宁;全钢防屈曲支撑及其钢框架结构抗震性能与设计方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 张健;自适应子结构拟动力试验方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 张家齐;预制混凝土剪力墙足尺子结构抗震性能试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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10 李伟;新型H型钢防屈曲支撑的抗震性能[D];哈尔滨工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 肖岩;易伟建;郭玉荣;胡庆;;结构远程协同试验的探讨——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 记者 王杰 通讯员 马小强 张维;洛扎县做好村(居)“两委”换届工作[N];西藏日报;2008年
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5 本报记者 张家洲;体验“穿”牛奶的感觉[N];中国纺织报;2005年
6 华中科技大学外存储系统国家专业实验室 徐君明 黄浩;打破瓶颈的InfiniBand[N];计算机世界;2002年
7 杨兰国(作者单位:新疆总队);为官须有平常心[N];人民武警;2004年
8 吴国志 何静;苗家营村举三措促进新农村建设[N];承德日报;2008年
9 梁发璋;总结部署村委会换届选举工作[N];新乡日报;2005年
10 王加金;勇立潮头的预研干将[N];中国航空报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李卫旗;热凝胶多糖(Curdlan)生产工艺及其分子结构的研究[D];浙江大学;2004年
2 罗德礼;金属氢化物的分子结构、分子反应动力学和Ni_4团簇的分子结构[D];四川大学;2002年
3 任玲玲;超分子结构层柱型固定化青霉素酰化酶的插层组装[D];北京化工大学;2001年
4 马海霞;三唑酮及其盐的合成、结构、热分解机理、非等温热分解反应动力学及理论研究[D];西北大学;2004年
5 解宏伟;混凝土坝冷却水管冷却效果仿真计算研究[D];西安理工大学;2005年
6 蒙大桥;钚化合物分子结构、势能函数及分子反应动力学[D];四川大学;2002年
7 赵思明;稻米淀粉特性与老化机理研究[D];华中农业大学;2001年
8 葛春华;以含酰胺基的吡啶类配体组装配位超分子结构的研究[D];东北师范大学;2004年
9 许国山;实时子结构试验的等效力控制方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 许国山;实时子结构试验的等效力控制方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张立霞;电磁场有限元分析中并行计算的研究[D];河北工业大学;2006年
2 赵丽欣;仿人识别手写体汉字的容错编码方法研究[D];合肥工业大学;2006年
3 叶立楠;基于L系统的虚拟柑橘生长模型的构建方法研究[D];东北师范大学;2009年
4 朱强;多模馈电网络子结构的分析与测量方法研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
5 李志昂;可得兰多糖(Curdlan)发酵工艺及分子结构的研究[D];浙江大学;2003年
6 张居梅;基于网络子结构互联理论的光纤光栅特性分析方法[D];中国人民解放军信息工程大学;2003年
7 苏瑞;Q460高强等边单角钢两端偏心受压子结构试验研究和理论分析[D];西安建筑科技大学;2010年
8 李鹏飞;磁量子结构中电子的弹道输运[D];湘潭大学;2002年
9 欧吉良;上海6~9年级学生对有理数的认知[D];华东师范大学;2007年
10 林英;地震作用下高层建筑的分散控制研究[D];厦门大学;2009年
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