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伪动态(PSD)测试 - 非线性结构动力学技术

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经过:Haseeb Jamal./在:2017年7月7日/实验室便笺实验
伪动态(PSD)测试设施

PDT是一种子结构技术,包括将缓慢变化的力施加到结构模型。在试样中观察到的运动和变形用于推断模型在实际地震期间暴露的惯性力。Takanashi [TA 75]起源于日本的伪动态测试(也称为计算机致动器在线测试或混合试验)的概念。从那时起,许多研究人员开发了概念并验证了这种方法的适用性。准静态测试简单,相对便宜,并且不需要非常特殊的设备类型。

但是,必须在测试之前定义位移历史,这是该测试技术的主要限制。类似地,所施加的循环位移历史可能不会覆盖位移范围,该位移在动态动作下该结构发生。

伪动态测试的基本概念是使用每次步骤中的实验结果计算动态响应。在分析过程中,计算机在时间步骤中计算结构响应(位移)。

在分析过程中所需的惯性和阻尼力,用于解析运动方程的解决方程。计算机,在特定时间步骤中计算结构位移之后,以电子方式向执行器系统提供该结果。在实验过程中,执行器控制系统施加计算的位移,然后测量并返回到计算机的恢复力R(t)。使用测量数据,计算机可以在下次步骤中计算响应。利用该反馈过程,可以在不摇动台测试装置的情况下获得非线性无弹性动态响应。该反馈的流程如下图所示。

伪动态(PSD)测试地震工程

该方法难以理想的是无限度自由度作为几种自由度。但是,它可以使用静态测试设备进行动态测试,吸引许多研究人员。由于无弹性变形和结构材料的损坏,该过程自动占滞后阻尼,这通常是能量耗散的主要来源。惯性力不是在实验生产的并且在数值上进行建模。这消除了在实时刻度进行测试,并且允许仅使用相对适度的液压功率要求测试的非常大的结构模型。

桥梁的PSUEDO动态测试

PSD测试的优点和缺点:

也可以通过利用子结构技术的PDT方法来测试大于实验室本身的结构,例如桥梁,塔架等。此过程仅测试结构的最关键部分,并且可以在分析上建模结构的其余结构。

这种技术在准静态测试上的另一个主要优点是使用伪动态测试已知的“子结构化”的特殊程序。利用这种技术,研究人员只能测试结构的一部分。其余的结构可以在主计算机上进行分析建模。例如,人们可以在主机上分析模拟桥式甲板,并且可以通过伪动态测试设施对桥接码头进行测试(上面的图像)。这节省了与测试工作相关的大量成本和时间。

PSD测试技术的主要缺点是消耗大量时间来进行实验。这主要是由于计算机硬件所需的时间来解决用于确定位移和控制系统来执行计算的位移的运动方程。仿真地震,持续20秒,需要几个小时的时间。结果,通过对装载速率(例如砖石)敏感的结构确定的响应变得可疑。

另一个缺点是,由于块状理想化,测试方法不适用于分布质量的结构,例如液压结构。为了测试这种类型的结构,需要一种精细的空间离散化,从而导致大量的执行器。这降低了测试对这种结构的有效性。该方法的适用性还依赖于对阻尼性的适当分配。已经观察到,基于系统的弹性特性的恒定阻尼矩阵导致不可预测的结果。

实时PSEUDO动态测试:

RTPD测试技术与PSD测试相同,除了它在实时进行。它介绍了控制中的问题,例如由数值模拟和执行器引起的延迟。

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