[发明专利]一种用于大型复杂结构试验研究的试验方法及系统

摘要

本发明涉及一种用于大型复杂结构试验研究的试验方法及系统，即基于单物理试件进行试验并预测多物理试件响应，适用于土木、机械、航空等领域大型复杂结构实验。该方法将试验研究对象中需要进行物理试验的所有构件或部件进行分类，将性能相同或相近程度很高的构件或部件作为一组，在每组构件或部件中选取一个作为物理子结构试件进行试验，该组中其他构件或部件的性能通过选定的物理子结构试验性能进行数学预测，从而提高结构试验效率和准确性。本发明的方法大大降低了实验设备及规模的要求，对大型复杂结构试验研究提供简便的试验思路及研究方法。

主权项

1.一种用于大型复杂结构试验研究的试验方法，其特征在于：该方法主要包括以下步骤：步骤1、根据所研究结构自身力学特点将易于数学建模的部分作为数值子结构、剩余部分作为物理子结构，并根据构件类型、所用材料、构件尺寸参数对所需进行物理子结构试验的构件或部件的滞回特性进行预估，根据滞回特性相似程度对物理子结构试验的构件或部件进行分类；步骤2、根据基本力学原理或建立整体结构合适数学模型分析得到各类物理子结构试件中受力及变形最大的那一个，选定为进行实验室试验的构件；步骤3、针对不同类型的物理子结构试件受力特点，建立可用于在线实时估计未进行试验的物理子结构试件本构模型的数值预测算法，以便根据数值子结构模型计算位移得到各个不同物理子结构反作用于数值子结构的界面力；步骤4、结合物理子结构本构模型估计方法的特性建立补偿加载设备、传感器及真实试验试件动力特性影响的控制方法；步骤5、根据传感器、加载设备、及算法计算效率的要求选取合适的硬件和软件设备，实现上述试验；所述步骤1具体为：(1)将研究对象进行初步力学分析，确定哪些部分易于建立数学模型，哪些部分难以建立数学模型；(2)将易于建立数学模型部分建立数学方程描述其特性；(3)将难以建立数学模型的部分确定为物理子结构，而后根据构件或部件种类、材料、截面或长度尺寸因素将物理子结构分类；所述步骤2具体为：将所需研究的结构进行初步力学分析，从步骤1中分类所得每类物理子结构中确定受力和变形最大的一个，选定为试验试件进行实验室物理试验；如果简单力学分析无法确定每类物理子结构试件中哪个构件或部件受力和变形最大，则需通过建立简化有限元模型进行初步数值预测，以确定最合适的物理试验试件；所述步骤3具体为：根据步骤2中选定的物理试验试件归纳总结不同类型物理子结构的力学特点，建立物理子结构本构模型搜索算法，采用该搜索方法从实验室物理试件试验响应中获取未试验的试件响应，通过计算该部位位移，在试验所得曲线上找到对应的界面力并施加于数值子结构对应位置；所述步骤4具体为：综合考虑加载设备、数值积分算法、物理子结构和步骤3中搜索算法因素的影响，建立在线前馈逆补偿控制方法。