考虑数值积分算法的实时子结构试验稳定性研究

李 宁，鲁旭杰，周子豪，李忠献

(1. 天津大学建筑工程学院，天津 300350；2. 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学)，天津 300350；3. 中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室(天津大学)，天津 300350)

近年来，随着隔震、减震/振结构中，采用动力特性与变形速率相关的新装置大量涌现，传统拟/静力试验方法无法适应测试和研究需要，快速或实时混合模拟(real-time hybrid simulation，RTHS)方法[1-2]正推广用于结构动力性能研究。RTHS试验常将原结构划分为2 部分，其中本构关系复杂、无法准确建立模型或使用数值模拟的结果不理想的部分一般作为物理子结构，用作动器或振动台等加载装置进行加载；其余模拟方法成熟、较为准确的部分作为数值子结构，使用模拟软件模拟。两部分之间进行同步或高速数据交互。当反馈与命令达到实时交互时，也称为实时子结构试验(real-time substructure test，RTST)。

以图 1 所示单层框架为例，RTST 在试验开始时，首先输入地震动，由数值子结构计算出命令位移，作动器或振动台根据命令施加动边界给物理子结构，再通过物理子结构上的传感器测得其反应，通过DAQ 将反应量传输给数值子结构，两者进行数据交互。如此循环往复，直至试验结束。

图1 实时混合模拟试验Fig. 1 Real time hybrid simulation

近两年，国内外学者通过实时混合试验对多种结构的特性进行了试验研究。例如，李腾飞等[3]通过基于OpenFresco 试验平台的混合试验系统对高强钢组合K 形偏心支撑钢框架的抗震性能进行了研究；Mukai 等[4]应用实时混合试验技术通过双作动器对混凝土框架结构在主动调谐质量阻尼器控制下的结构性能进行了研究。……