[发明专利]一种调整模型动力相似关系的多次脉动法

权利要求书

1.调整模型动力相似关系的多次脉动法，其特征在于具体步骤如下：

(1)从原型结构有限元数值模拟的结果中提取原型结构第一阶频率f^p，及其对应的质量m^p；其中，m^p＝G_e^p/g，G_e^p为原型结构的重力荷载代表值，g为重力加速度；

(2)按照原型结构的体量、振动台性能参数及可选用材料参数，所述体量为几何尺寸L^p、抗弯刚度k^p、质量m^p、原型结构第一阶频率f^p、力F^p、变形d^p、重力加速度g、时间t^p，所述振动台性能参数为加速度a^p，所述可选用材料参数为等效弹性模量E^p、等效应力σ^p、等效质量密度ρ^p；拟定模型结构初步相似关系，得模型结构与原型结构的频率相似常数S_f、刚度相似常数S_k，并根据频率相似常数S_f、刚度相似常数S_k推得模型结构频率f^m、模型质量m^m；

(3)根据试验要求和振动台的承载能力，初步确定几何相似常数S_L，加速度相似常数S_a和等效弹性模量相似常数S_E，并在这三个相似常数的基础上，确定抗弯刚度相似常数S_k、质量相似常数S_m、频率相似常数S_f、力相似常数S_F、变形相似常数S_d、重力加速度相似常数S_g、时间相似常数S_t、等效应力相似常数S_σ、等效质量密度相似常数S_ρ；由于模型参数等于原型参数与相似常数的乘积，因此，可以得到模型结构的体量、振动台性能参数及可选用材料参数，所述模型结构的体量为几何尺寸L^m、抗弯刚度k^m、质量m^m、频率f^m、力F^m、变形d^m、重力加速度g、时间t^m，所述振动台性能参数为加速度a^m，所述可选用材料参数为等效弹性模量E^m、等效应力σ^m、等效质量密度ρ^m；据模型的参数设计并制作模型结构；

(4)在模型结构施工完成后、附加质量施加之前，对模型结构进行第一次脉动试验，识别空载即不附加质量前模型结构的动力特性，得到模型结构的第一阶频率f^p，对应的质量为m₁^m；

(5)根据公式通过量纲分析法计算空载模型结构与原型结构此时的刚度相似常数其中，f是结构的第一阶频率，k是结构刚度，m是结构质量，S_K1是空载模型结构与原型结构的刚度相似常数，S_f1是空载模型第一阶频率对应原型结构的相似常数，S_m1是空载模型质量对应原型结构的相似常数，f₁^m是空载模型第一阶频率，f^p是原型结构第一阶频率，m₁^m是空载模型质量，m^p是原型结构质量；

(6)将步骤(5)所得空载模型结构与原型结构的刚度相似常数S_k1与步骤(2)所得的模型结构与原型结构的刚度相似常数S_k进行比较，若有S_k1＝S_k，则下一步要施加的附加质量为：若S_k1≠S_k，则应对模型结构进行调整；根据得到满足S_k1＝S_k所需要的空载质量调整后的附加质量为：

(7)将空载模型结构安装在振动台台面后，将调整后的附加质量合理分布在空载模型结构上；

(8)对施加附加质量后的空载模型结构进行第二次脉动测试，测出模型结构的第二阶频率f₂^m，则此时模型结构与原型结构的频率相似常数为

(9)将S_f2作为模拟地震振动台试验的频率相似关系，对初步相似关系进行调整；

(10)如有必要，再次调整附加质量分布，并重复(8)，(9)进行脉动测试和相似关系调整，直到逼近真值。