[发明专利]一种非线性模型线性化力修正迭代混合试验方法

权利要求书

1.一种非线性模型线性化力修正迭代混合试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，将整体结构划分为数值子结构和试验子结构，并分别建立数值子结构数值模型和试验子结构线性数值模型；具体地将高速列车的车厢一节抗蛇行减振器作为试验子结构，建立抗蛇行减振器线性模型，剩余部分作为数值子结构建立数值模型；

步骤二，输入初始状态列车响应初值和外部激励，对列车进行全时程纯数值计算，得到试验子结构全时程位移、速度响应；

步骤三，对抗蛇行减振器进行全时程伺服加载，得到抗蛇行减振器在对应位移、速度响应下的全时程反力响应；

步骤四，进入下一轮，逐步积分求解本轮的列车结构位移和速度响应，最终得到运动方程为：

其中M_N、C_N、K_N分别代表数值子结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，X_N分别数值子结构的加速度向量、速度向量和位移向量，R_E为试验子结构反力向量，F为结构的外荷载向量，i为积分步数，N和E分别代表数值子结构和试验子结构，j为迭代轮次；

在步骤四中，由式(1)可知，迭代混合试验方法在迭代过程中对第j轮次运动方程求解时，带入运动方程的试验子结构反力为j-1轮次加载得到的因此，将准确的数值带入运动方程，求解第j轮次的运动方程；

则第j轮次与第j-1轮次的第i步试验子结构反力差值为：

假设试验子结构的真实数值模型为Y，其为试验子结构的速度、位移函数，将公式(2)改写为：

式中：X_E—试验子结构的速度向量、位移向量；

通过先验知识对Y进行合理假定，无论真实的试验子结构数值模型是什么类型，在进行假定时都将其等效为与真实模型对应的线性数值模型：

Y′＝γ·Y (4)

式中：Y′—假定的试验子结构数值模型，γ—模型精度系数；

式(4)中的γ为假定模型精度系数，该系数体现了假定的试验子结构数值模型与真实试验子结构数值模型整体意义上的近似度，0≤γ≤1；

在对试验子结构数值模型进行假定后，由式(2)得：

式中：为假定的试验子结构数值模型计算的j轮与第j-1轮试验子结构反力差值；

由于假定的试验子结构数值模型是线性数值模型，公式(5)可改写为：

式(6)可由上轮迭代得到，由本轮迭代逐步求解，Y′是人为假定的试验子结构数值模型，因此求解将带入式(1)得到：

式(7)即为发明方法的运动方程，进而求解出当前轮次整体结构响应；

比较相邻两迭代轮次的抗蛇行减振器位移命令，对试验结果进行收敛性判断，若收敛，则试验结束，否则返回式(3)，重复式(3)至(5)的计算，直至试验完成。

2.根据权利要求1所述的一种非线性模型线性化力修正迭代混合试验方法，其特征在于：式(3)在进行数值计算和物理加载时，二者进行数据交互时发送的命令均为全时程。

3.根据权利要求2所述的一种非线性模型线性化力修正迭代混合试验方法，其特征在于：式(4)在对整体结构进行数值计算时，在逐步积分计算得到当前轮次、当前步的速度和位移的同时，利用连续两轮相同步的速度和位移差值带入试验子结构线性模型中计算修正力的方式，对上轮次加载得到的试验子结构反力。