柔性多自由度力⁃位移混合控制在结构循环往复试验中的应用研究

摘要：

如何模拟试验体在结构中受到的真实边界条件是决定结构试验结果正确性的关键问题,即在边界加载点上实现多自由度系统的命令的准确加载.土木工程结构(或构件)一般竖向刚度大,在重力荷载作用下各个自由度之间存在较强的耦合作用,采用传统方法多个作动器单独加载控制精度低,甚至会出现加载控制失稳的现象.针对这个问题,发展一种可以根据试验体和试验装置特点灵活选择控制点自由度和作动器的力或位移控制方式的混合控制方法,即柔性多自由度力?位移混合控制(FMFDC)策略,提出广义刚度矩阵来近似等效试验体的力?位移关系,并基于广义刚度矩阵设计力?位移转换系数矩阵,采用坐标转换雅可比矩阵将加载装置的几何非线性线性化,采用比例?积分?微分控制方法(PID控制方法)保证各自由度的稳态误差满足精度要求,最终实现多自由度协调加载.基于柔性多自由度力?位移混合控制方法分别建立了六自由度和平面内三自由度加载平台,以小型铁皮筒试验体和足尺钢柱的循环往复试验进行验证,试验结果验证了这种控制方法的可行性和适用性.

关键词：循环往复试验;抗震结构;PID控制;柔性力-位移混合控制;力-位移转换系数矩阵

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分类号：TU352.11;TU317(建筑结构)

资助基金：中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助项目;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;黑龙江省杰青基金资助项目;黑龙江省优秀青年基金资助项目

在线出版日期：2022-03-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：13-22