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工程结构抗震混合试验方法标准（征求意见稿）.docx简介：
工程结构抗震混合试验方法标准（征求意见稿）.docx部分内容预览：
a） 利用两个水平方向作动器间的协调运动模拟试体的水平自由度和转动自由度，利用垂直方向作动器对轴向自由度进行加载，如图6所示。
b） 利用一个水平方向作动器模拟试体的水平自由度，利用两个垂直作动器通过刚臂协调竖向和转动自由度的加载，如图7所示。
c） 可采用四连杆装置约束转动自由度的转动，如图8所示。
d） 采用多台作动器进行多自由度加载时DB13／T 5124-2019 铁矿选矿单位产品能源消耗限额引导性指标，可按照附录G的空间加载坐标变换矩阵进行笛卡尔坐标系和作动器坐标系之间的变换。
拟动力混合试验的加载应符合下列规定：
a） 采用试体实测变形或荷载作为控制的反馈信号；
b） 反力系统应具有足够的强度和刚度，变形一般不超过1/2000的跨度或高度。
图6 反力架配合作动器的边界协调加载简化方法
图7 反力台座配合作动器的边界协调加载简化方法
4——四连杆加载装置；
图8 四连杆配合作动器对墙体的边界协调加载简化方法
拟动力混合试验误差主要来自于时间积分方法误差、模型简化误差、边界协调简化误差、试验加载控制与测量误差等。
边界协调简化误差主要来自于边界条件变化对子结构力学特征的影响。
试验加载误差主要来源于加载控制系统的控制误差、加载反力系统造成的各种非线性影响和约束系统的摩擦力等，应满足下列条件：
a） 加载系统的实际变形控制相对误差最大允许值为预测最大位移的±1%；
b） 加载系统的实际荷载控制相对误差最大允许值为预测最大荷载的±1%；
c） 宜采用线性修正的方式修正加载误差；
d） 反力系统和约束系统的摩擦系数不超过0.01。
在拟动力混合试验中，应对仪表布置、支架刚度、荷载最大输出量、限位等采取减小试验系统误差的措施。
拟动力混合试验应按4.4进行，并应符合下列规定：
a） 根据子结构力学特征确定边界协调的实施方案；
b） 对拟动力混合试验开展数值仿真，其试验子结构模拟应符合加载条件，并反映边界协调的实施过程，数据交换应依托实际的硬件设备。
对于率效应显著的速度相关型试件，应采用实时混合试验以准确反映试件的力学性能。
数值子结构应实时计算，保证与试验子结构加载的同步，可采用简化模型以满足计算效率要求。
实时混合试验中的试验子结构具备下列条件：
a） 采用具备实时反馈控制系统及动态作动器的加载设备对试件进行实时加载；
b） 宜采用变形控制加载，荷载控制加载时应采用专门措施；
c） 反力系统应具有足够的刚度，自振频率应不小于作动器油柱共振频率的2倍。
实时混合试验的加载方法应符合下列规定：
a） 积分步长不小于加载系统采样周期2倍时，应在每个积分时间步内分子步加载，可采用对目标位移线性插值方法；
b） 积分步长小于加载系统采样周期2倍时，可每积分步发送一次命令。
实时混合试验的动力平衡方程可根据实时加载要求参考附录E选择显式方法进行求解。
当选择隐式积分方法时，可采用等效力控制方法求解，具体步骤包括：
a） 采用时间积分方法将动力平衡方程写成式（1）的等效静力形式；
b） 将式（1）右侧的等效力作为加载目标量进行控制加载，并求解结构动力响应；
（1）
e） 应依据试件性能将等效力命令进行插值，以真实反映率效应相关试件性能。
实时混合试验一般采用动态作动器进行加载，动态作动器工作频率不宜低于20Hz，时滞不宜超过30ms，加载速率应满足试验率效应需求。
加载系统传感器变形测量相对误差最大允许值为示值的±1%，荷载测量相对误差最大允许值为示值的±1%。
实时混合试验宜采用实时环境求解数值子结构，并实现与控制器的实时同步数据传输。
实时混合试验的测量系统应符合4.6.2的规定。
实时混合试验边界协调方法可按6.4实施。
实时混合试验边界协调方法宜简单有效，避免作动器由于过约束或相互干涉影响加载系统的稳定性。
实时混合试验应考虑时滞的影响，依据系统性能进行时滞补偿，使其满足稳定性和精确性要求，可按附录H进行稳定性分析。
系统时滞的确定可采用离线方法估计定常时滞，采用在线方法估计变化时滞。
常用的时滞补偿方法包括：多项式外插补偿、逆模型补偿、自适应时间序列时滞补偿，具体步骤参见附录I，并符合下列条件：
a） 多项式外插补偿的阶数宜不大于4，多项式系数应根据实测时滞设定；
b） 逆模型补偿应防止高频放大造成的失稳；
c） 时滞变化的加载系统宜采用自适应时滞补偿算法提高补偿效果，可选用自适应时间序列时滞补偿方法。
实时混合试验时，应减小试验加载误差的影响，宜考虑时间积分方法、模型简化误差、边界协调简化误差影响。
实时混合试验应根据试验数据评价试验时滞，时滞计算可采用频域评价或互相关评价指标。当互相关评价指标为0时，应采用频域评价指标进行补充计算。
宜采用均方根误差和峰值误差评价实时混合试验加载准确性。
实时混合试验容许误差应根据结构的重要性、试验子结构的比例、加载设备精度、试验条件等因素确定，时滞不宜超过10ms，均方根误差不宜超过15%，峰值误差不宜超过5%。
实时混合试验应按4.4进行，并符合下列规定：
a） 根据子结构力学特征确定边界条件的实现方案；
b） 实时混合试验前，应进行数值仿真，根据动力加载装置的实测传递函数确定合适的时滞补偿方法和控制参数，当试体具有强烈非线性时，宜采用自适应控制技术；
c） 将数值子结构的计算程序从宿主机编译至目标机，数值模型应在规定时步内完成计算；
d） 开展预试验，计算试验时滞，并分析时滞影响；
e） 实施过程中，宜根据作动器的输入信号与反馈信号的异常值判断是否立即停止试验。
振动台混合试验系统由振动台物理加载子系统、数值仿真计算子系统、数据采集与传输子系统三个子系统组成，如图9所示。
图9 振动台混合试验系统构成
振动台混合试验应保证数值仿真的模拟精度和计算效率、振动台的同步精确加载、试验子结构与数值子结构边界的数据采集与交互的实时性。
振动台应根据试验子结构的尺寸、质量以及试验要求选用。
振动台混合试验应考虑振动台加载误差、试验子结构与数值子结构边界复现误差的影响，根据振动台与试验子结构特性进行控制，使其满足稳定性和精确性要求。
实时性难以满足时可选用数值子结构与试验子结构迭代加载的离线迭代方法，如图10所示。
图10 振动台离线迭代混合试验基本流程
振动台混合试验的数值模型除应符合5.2的规定，还符合下列规定：
a） 不满足实时计算要求的数值模型，选用计算任务分解策略、代理模型方法或并行计算，实现数值实时计算；
b） 数值模型积分步长大于控制信号采样周期时，得到目标量应采用插值方法生成与控制信号采样周期一致的加载信号；
c） 数值子结构的模型参数选取应接近于真实结构参数，可使用模型在线更新算法对数值模型参数进行更新。
振动台混合试验的动力平衡方程可根据实时加载要求参考附录E选择显式方法进行求解。
时间积分方法宜选择计算精度高、稳定性好、计算效率高、含有数值阻尼的算法。
振动台混合试验中使用的液压振动台、机械振动台、电动振动台应分别满足GB/T 21116、GB/T 13309、GB/T 13310中对设备性能的规定。
振动台的时滞宜小于50ms。
振动台混合实验宜采用实时环境求解数值子结构，并实现与控制器的实时数据传输。
振动台混合试验的测量系统应符合4.6.3的规定。
振动台混合试验的数值子结构和试验子结构的边界应通过振动台台面实现协调和平衡条件。
在水平单自由度振动台混合试验中，数值子结构与试验子结构的交界面宜选取在只有平动位移，而转动位移可忽略的位置。
在多自由度的振动台混合试验中，数值子结构与试验子结构的交界面宜根据振动台的加载自由度选择，使交界面的主要位移响应可在振动台上实现。
采用多个振动台进行振动台混合试验时，数值子结构与试验子结构每个交界面参照8.4.2或8.4.3选取位移并实现边界条件。
为实现边界平衡条件，按下列规定选择合适的反馈力测量方案：
a） 试验子结构的反馈力为振动台内置的测力计所测数据减去台面惯性力；
b） 当试验子结构较小时，可将试验子结构安装于辅助平台上，并将该辅助平台通过测力计固定于振动台的台面，即可通过测力计测量试验子结构的反力；；
c） 对于试验子结构复杂测力情况，可以采集易测响应量通过实时反演算法求解获取反馈力；
d） 必要时，可在试件与振动台联接处增加多向力传感器，获取垂向力和弯矩的反馈。
应根据振动台试验系统的动力特性，参考7.5选择合适的补偿方法。
振动台混合试验的误差主要包括时间积分方法误差、振动台控制误差、数值子结构建模误差和子结构之间边界协调误差。
测量边界协调物理量的传感器，在试验前应进行严格标定和校准，保证试验的精度。
试验误差应参考7.6.3和7.6.4进行分析和评价。
振动台混合试验应按4.4进行，并符合下列规定：
a） 振动台混合试验前GB∕T 14842-1993 铌棒材，应进行数值仿真，根据动力加载装置的实测传递函数确定合适的时滞补偿方法和控制参数，当试体具有强烈非线性时，宜采用自适应控制技术；
b） 设计边界反馈力测量方案，安装力测量装置；
c） 将数值子结构的计算程序从宿主机编译至目标机，数值模型应在规定时步内完成计算；
d） 进行预试验，计算试验时滞，并分析时滞影响；
JC∕T 978-2012 微纤维玻璃棉e） 按顺序依次启动：数据采集与传输子系统的程序、数值仿真计算子系统的程序、振动台物理加载子系统的程序；
f） 混合试验结束时，按顺序依次停止：振动台物理加载子系统的程序、数值仿真计算子系统的程序、数据采集与传输子系统的程序；