【摘 要】
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混合试验将结构划分为试验子结构与数值子结构,行为复杂的关键部分在实验室中进行大比例尺试验,其余部分作为数值子结构采用有限元软件进行仿真,因此结合了物理试验和数值模拟的优点,可以反映整体结构在地震作用下的破坏机理。数值子结构的精度是影响混合试验结果可信度的重要因素之一。为了提升数值子结构的精度,可充分利用试验测量数据更新数值子结构中具有相似边界、材料和行为的部分,从而使数值子结构和试验子结构的力学行
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混合试验将结构划分为试验子结构与数值子结构,行为复杂的关键部分在实验室中进行大比例尺试验,其余部分作为数值子结构采用有限元软件进行仿真,因此结合了物理试验和数值模拟的优点,可以反映整体结构在地震作用下的破坏机理。数值子结构的精度是影响混合试验结果可信度的重要因素之一。为了提升数值子结构的精度,可充分利用试验测量数据更新数值子结构中具有相似边界、材料和行为的部分,从而使数值子结构和试验子结构的力学行为具有一致性。本文针对摩擦摆隔震结构进行混合试验,研究了在线模型更新技术对混合试验精度的影响,验证了在线模型更新方法的正确性和可行性。论文主要完成了以下工作:1、总结了摩擦摆的宏观力学模型以及摩擦系数与滑动速度、面压、温度的相关性模型。通过对摩擦摆隔震框架结构进行数值模拟,对比分析了不同摩擦摆模型的计算结果,选择了Kumar开发的FPBearing PTV模型用于在线模型更新混合试验研究,考虑面压对摩擦系数的影响;2、对Open Sees中的FPBearing PTV单元进行了二次开发,将参考摩擦系数μref和面压形状系数ap作为在线参数识别与更新的控制参数,使其作为变量可根据试验数据的观测值进行预测更新;3、利用无迹卡尔曼滤波的参数识别算法,搭建了在线模型更新混合试验平台。在Matlab中编写程序进行动力方程求解和参数识别,建立了Matlab与Open Sees的通讯接口,实现了基于Matlab-Open Sees的混合试验和摩擦摆参数更新,仿真结果表明在线模型更新方法可提高混合试验精度,有效减小数值子结构的误差,验证了该系统的有效性;4、利用六自由度平台对摩擦摆进行水平单向与双向加载,开展了4层摩擦摆隔震框架结构的在线模型更新混合试验,研究了试验误差对无迹卡尔曼滤波识别算法的影响,获取了合理的参数取值范围。结果表明,在两种加载情况下,无迹卡尔曼滤波算法都可以快速并准确识别摩擦摆单元的控制参数。
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