[发明专利]一种悬浮隧道减振装置性能混合模拟测试方法与装置

说明书

本发明提供了一种悬浮隧道减振装置性能混合模拟测试方法与装置。本方法用于解决针对悬浮隧道的锚索振动控制研究的减振器设计优化及减振效果验证问题。具体的步骤包括：针对不同研究重点，将减振器与悬浮隧道、锚索和流体划分成不同的物理子结构和数值子结构；基于有限元算法或相关软件，建立数值子结构的仿真模型；将物理子结构按照足尺模型或缩尺模型进行预制加工和安装；通过控制系统、数据交互系统和数据采集系统，完成由数值子结构的计算信息对物理子结构的加载控制，及由物理子结构的测量信息对数值子结构的模型更新；通过可视化界面监控、提取所需信息。本发明规避了纯数值模拟无法模拟出复杂的悬浮隧道‑锚索‑流体系统模型，无法真实反映减振器安装下系统的振动响应的问题，也避免了实桥试验下验证减振器性能的各种不可控因素及试验可能引起的交通问题，利用混合模拟试验的子结构技术，解决了建模复杂、计算压力大、场地限制等问题。

技术领域

本发明涉及土木工程结构仿真与试验技术领域，具体涉及一种悬浮隧道减振装置性能混合模拟测试方法与装置。

背景技术

随着交通工程的不断发展和人类需求的不断增长，更多跨江跨海结构被广泛设计和应用。其中，悬浮隧道作为一种新型结构物，因其受地质条件影响较小等优势，被认为十分适用于跨江跨海工程。锚索结构作为悬浮隧道系统的重要组成部分，由于阻尼小、质量小及柔度大的特性，在各种激励下极易产生局部振动。锚索振动可能会引起结构疲劳从而导致结构安全问题，不利于结构的正常运营。因此，开展有关悬浮隧道锚索减振装置的研究是十分必要的。

混合模拟试验技术作为一种新型试验技术，既避免了纯数值模拟方法难以模拟复杂模型的弊端，又摆脱了传统试验方法无法捕捉真实结构动态响应或受到场地限制和花费高昂等问题，十分适用于结构难以模拟或性能复杂的试验工况。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术所存在的不足之处，提供一种悬浮隧道减振装置性能混合模拟测试方法与装置，既能避免采用纯数值算法难以模拟复杂结构的弊端，又能够解决传统试验技术占地受限、维护费用高等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种悬浮隧道减振装置性能混合模拟测试方法与装置,用于解决针对悬浮隧道的锚索振动控制研究的减振器设计优化及减振效果验证问题。其特征在于该方法的具体步骤是：

(a)针对不同研究重点，将减振器与悬浮隧道、锚索和流体划分成不同的物理子结构和数值子结构；

(b)基于有限元算法或相关软件，建立数值子结构的仿真模型；

(c)将物理子结构进行预制加工和安装；

(d)通过控制系统、数据交互系统和数据采集系统，完成由数值子结构的计算信息对物理子结构的加载控制，及由物理子结构的测量信息对数值子结构的模型更新；

(e)通过可视化界面监控、提取所需信息。

如上所述的悬浮隧道减振装置性能混合模拟测试方法与装置，其中，物理子结构与数值子结构划分的不同工况如下：

(i)针对锚索振动问题中减振器设计的优化研究；

(ii)针对锚索振动问题中减振器减振效果的验证研究。

如上所述的悬浮隧道减振装置性能混合模拟测试方法与装置，其中，建立数值子结构模型的具体方法如下：

(i)根据结构的基本信息，建立基于各类有限元理论或有限元软件的数值子结构模型；

(ii)选取积分方法和积分步长，求解结构的运动方程。

如上所述的悬浮隧道减振装置性能混合模拟测试方法与装置，其中，加工物理子结构的具体方法如下：

根据物理子结构模型规模和复杂程度，将物理子结构以足尺模型或者缩尺模型进行工厂预制加工及安装。