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JPH05157655A - On-line earthquake response load experiment device - Google Patents

On-line earthquake response load experiment device

Info

Publication number
JPH05157655A
JPH05157655A JP3320489A JP32048991A JPH05157655A JP H05157655 A JPH05157655 A JP H05157655A JP 3320489 A JP3320489 A JP 3320489A JP 32048991 A JP32048991 A JP 32048991A JP H05157655 A JPH05157655 A JP H05157655A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
force
displacement
load
command value
increment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3320489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Konno
隆雄 今野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3320489A priority Critical patent/JPH05157655A/en
Publication of JPH05157655A publication Critical patent/JPH05157655A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To achieve a truthful reproduction as a time-series waveform when an earthquake wave is proportional to a real time by always making constant an addition count of an increment of a force-application command value and an output time step. CONSTITUTION:An actually measured load by a load detector 3 is used as a retrieval force the number of divisions up to a target value and each divided output time step are always made constant by a high-speed operation device 8, and then the target value is allowed to be exceeded when the error content is added to the next force-application command value and the force-applied displacement step is multiplied by the number of divisions when an increment of an actual displacement is small in increment of the force-application command value, thus enabling the earthquake wave to be reproduced truthfully as a time-series waveform which is proportionately multiples of the real time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、載荷実験装置を演算制
御系に組み入れたオンライン地震応答載荷実験装置に係
り、とくに地震波を実時間の比例倍した時系列波形とし
て再現するのに好適なオンライン地震応答載荷実験装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an on-line seismic response loading experiment apparatus in which a loading experiment apparatus is incorporated in an arithmetic and control system, and in particular, an on-line suitable for reproducing seismic waves as time-series waveforms that are proportional to real time. Earthquake response loading test equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より大地震のさいに構造物がどのよ
うに揺れ、どのように壊れてゆくかを調べるための実験
が種々なされている。たとえば、昭和58年9月に日本
建築学会より発行された「同学会学術講演会講演梗概集
第1395頁および第1396頁電算機−試験機オンラ
インシステムの高速化について」には、構造模型の載荷
実験とデジタル型計算機による地震応答解析とを有機的
に結合させた耐震実験システムが紹介されている。同シ
ステムでは、荷重検出器からの信号として計測される被
試験体の復元力を用いて計算したつぎの目標点までの加
力指令値の増加分とその出力時刻みとが常の一定で、測
定変位が先きに求めた目標点を通過するまで加力指令値
にその増加分を加算するものである。さらに詳述する
と、つぎのとおりである。
2. Description of the Related Art Conventionally, various experiments have been conducted to examine how a structure sways and breaks during a large earthquake. For example, in September 1983, published by the Japan Institute of Architecture "Academic Conference Lecture Summary of Lectures, pages 1395 and 1396 about speeding up of computer-test machine online system" An earthquake-resistant experimental system that organically combines experiments with seismic response analysis using a digital computer is introduced. In the system, the increment of the force command value to the next target point calculated using the restoring force of the device under test measured as a signal from the load detector and its output time are always constant, The increase is added to the force command value until the measured displacement passes through the target point previously obtained. More detailed description is as follows.

【0003】図3は上記方式による加力制御時の動作を
説明するための模式図である。同図に示すように、加力
指令値の増加分Δrとその加力時間刻みΔtmが一定で
あるから、加力指令値の増加分Δrと加力指令値は数
1,2によって求まる。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation at the time of force control by the above method. As shown in the figure, since the increment Δr of the force command value and the increment time Δtm of the force command are constant, the increment Δr of the force command value and the force command value are obtained by the mathematical formulas 1 and 2.

【0004】[0004]

【数1】 [Equation 1]

【0005】[0005]

【数2】 [Equation 2]

【0006】なお、この種の装置として関連するもの
は、たとえば昭和61年日本建築学会発行の「同学会関
東支部研究報告集オンライン地震応答実験システムの開
発(その1)」などが挙げられるが、上記は各加力ステ
ップにおいて停止して誤差判別を行うものであって時系
列波形の再現を目的としたものでないので、詳細な説明
は省略する。
As a device related to this type, for example, "Development of an online seismic response test system of the Kanto chapter research report of the Architectural Institute of Japan, 1986" is cited. The above is for stopping the error in each force step and discriminating the error, and is not for the purpose of reproducing the time-series waveform. Therefore, detailed description will be omitted.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、加力
指令値の増加分とその出力時間刻みが一定で、被試験体
の実際の変位が目標点を通過するまで加力指令値に増加
分を加算するため、目標点に到達するまでの加算回数を
一定に保持する配慮がされておらず、地震波を実時間の
比例倍した時系列波形として再現することができないと
いう問題があった。
In the above-mentioned prior art, the increment of the force command value and its output time increment are constant, and the force command value increases until the actual displacement of the DUT passes the target point. Since the minutes are added, there is no consideration to keep the number of additions until reaching the target point constant, and there is a problem that the seismic wave cannot be reproduced as a time-series waveform that is proportional to the real time.

【0008】本発明の目的は、加力指令値の増加分の加
算回数と出力時間刻みとを常に一定にして地震波を実時
間の比例倍とする時系列波形として忠実に再現可能とす
るオンライン地震応答載荷実験装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to make it possible to faithfully reproduce the seismic wave as a time-series waveform in which the number of additions of the increment of the force command value and the output time step are always constant and the seismic wave is proportional to the real time. It is to provide a response loading test device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は被試験体を加力する加振機と、該加振機で
付与した荷重を検出する荷重検出器と、上記被試験体の
変位量を検出する変位検出器と、上記荷重検出器および
上記変位検出器からの荷重および変位をオンラインで取
込んで振動方程式の計算を行なう高速演算装置とを備
え、被試験体の復元力特性に関して数値的なモデル化を
必要としないオンライン地震応答載荷実験装置におい
て、上記荷重検出器からの測定した荷重を復元力として
用い、上記変位検出器からの測定した変位量から、上記
高速演算装置にてつぎの目標点までの分割数とその出力
時間刻みを常に一定とし、かつ加力指令値の増加分に対
し実変位の増加分が小さい場合、その誤差分をつぎの加
力指令値に加算し、地震波を実時間の比例倍とする時系
列波形として再現可能にしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a vibrator for applying a force to a test object, a load detector for detecting a load applied by the vibrator, and A displacement detector that detects the amount of displacement of the test body, and a high-speed arithmetic device that calculates the vibration equation by capturing the load and displacement from the load detector and the displacement detector online are provided. In the online seismic response loading test equipment that does not require numerical modeling of the restoring force characteristics, the load measured by the load detector is used as the restoring force, and the displacement measured by the displacement detector is used to calculate the high speed. If the number of divisions to the next target point and the output time step are always constant in the arithmetic unit, and the increment of the actual displacement is small with respect to the increment of the force command value, the error is calculated as the next force command. Add to the value, Waves is obtained by a reproducible as time-series waveform of a proportional multiple of the real time.

【0010】上記加力変位刻みは、分割数倍したとき、
上記目標値を越えるように設定したものである。
The above-mentioned force displacement steps are
It is set to exceed the above target value.

【0011】[0011]

【作用】本発明は、上記のように構成されているので、
1加力ステップ間の分割数と加力指令値の出力時間刻み
を常に一定に保持し、加力指令値の増加分に対し、実変
位の増加分が小さい場合には、その誤差分をつぎの加力
指令値に加算して所定の分割数を行ったとき、目標値を
越えることができ、これによって一定のサンプリングで
記録されている地震波を実時間の比例倍した時系列波形
として再現できる。
Since the present invention is constructed as described above,
The number of divisions in one force step and the output time step of the force command value are always kept constant. If the increment of the actual displacement is small with respect to the increment of the force command value, the error is calculated as follows. The target value can be exceeded when it is added to the force command value of, and the predetermined number of divisions is performed, so that the seismic wave recorded by constant sampling can be reproduced as a time series waveform that is proportional to the real time. ..

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を示す図1および図
2について説明する。図1は、本発明の一実施例である
オンライン地震応答載荷実験装置を示すブロック図、図
2は、本発明による加力制御時の動作を説明する模式図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing an online seismic response loading experiment device which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation during force control according to the present invention.

【0013】図1において、1は被試験体にして載荷試
験の対象となる構造物である。2は上記被試験機1の一
方端部に設置された加振器にして、たとえば油圧ジャッ
キなどにて構成され、先端部の上記被試験機1の一方端
部との間には上記被試験機1に加えた荷重を検出する荷
重検査器3を備えている。4は上記被試験体1の他方端
部に設置された変位検出器にして、上記被試験体1が上
記加振器2により荷重を加えられたときの変位量を検出
する。5は荷重フィードバック回路にして、上記荷重検
査器3からの荷重量をディジタル変換し、ディジタル荷
重信号を高速演算装置8またはサーボ増幅器7にフィー
ドバックする。6は変位フィードバック回路にして、上
記変位検出器4からの変位量をディジタル変換し、ディ
ジタル変位信号を高速演算装置8にフィードバックす
る。高速演算装置8は、上記ディジタル荷重信号および
上記ディジタル変位信号に基いてつぎの目標点を求め、
サーボ増幅器7に加力指令値を出力する。サーボ増幅器
7は、加力指令値を増幅して加振器2に出力する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a structure to be tested, which is a target of a load test. Reference numeral 2 denotes an exciter installed at one end of the device under test 1, which is composed of, for example, a hydraulic jack and the like. The load inspection device 3 for detecting the load applied to the machine 1 is provided. Reference numeral 4 denotes a displacement detector installed at the other end of the device under test 1, which detects the amount of displacement when the device under test 1 is loaded by the vibrator 2. A load feedback circuit 5 digitally converts the load amount from the load inspector 3 and feeds back the digital load signal to the high-speed arithmetic unit 8 or the servo amplifier 7. A displacement feedback circuit 6 digitally converts the displacement amount from the displacement detector 4 and feeds back the digital displacement signal to the high speed computing device 8. The high speed computing device 8 obtains the next target point based on the digital load signal and the digital displacement signal,
The force command value is output to the servo amplifier 7. The servo amplifier 7 amplifies the force command value and outputs it to the vibrator 2.

【0014】つぎに動作について説明する。Next, the operation will be described.

【0015】加振器2は被試験体1に加力し、このとき
の荷重を荷重検出器3でこれの復元力を求めるととも
に、変位検出器4で被試験体の変位量を検出してそれぞ
れ荷重フィードバック回路5と、変位フィードバック回
路6を介してオンラインで高速演算装置8にフィードバ
ックする。高速演算装置8は、ある微小時間刻み(サン
プリング時間刻み)で記録された実地震波加速度データ
を入力地震波として振動方程式の数値解析を行う。振動
方式の数値積分法としては、たとえば中央差分法を採用
し、1自由度系の場合はつぎの数3で表わされる応答変
位に関する漸化式で計算し、つぎのステップの目標値を
求める。
The vibration exciter 2 applies a force to the DUT 1, the load detector 3 determines the restoring force of the load at this time, and the displacement detector 4 detects the amount of displacement of the DUT. Feedback is online to the high-speed arithmetic unit 8 via the load feedback circuit 5 and the displacement feedback circuit 6, respectively. The high-speed arithmetic unit 8 uses the actual seismic wave acceleration data recorded at a certain minute time interval (sampling time interval) as an input seismic wave to perform a numerical analysis of a vibration equation. For example, the central difference method is adopted as the numerical integration method of the vibration method, and in the case of the one-degree-of-freedom system, calculation is performed by the recurrence formula regarding the response displacement represented by the following Expression 3, and the target value of the next step is obtained.

【0016】[0016]

【数3】 [Equation 3]

【0017】図2は、上記数3で求めた目標値までの加
力制御方法を示す。同図に示すように、1ステップ間
の分割数は常に一定である。そのため、早い段階で目標
値に達しても被試験体1への加力は終了せずに続行す
る。また、結果的に目標値に達しなかった場合も許容す
る。1ステップ間を分割した各加力点における加力指
令値に対し、実変位の増加分が小さい場合は、その誤差
分をつぎの加力指令値に加算する。1ステップ分の加
力指令値を出力後、復元力(荷重)と変位をそれぞれ荷
重検査器3および変位検査器4にて検出する。この場
合、荷重検査器3にて検出される荷重値は、厳密な意味
での目標値に対応する復元力ではないが、計算にはこの
値を用いるものとする。
FIG. 2 shows a force control method up to the target value obtained by the above equation 3. As shown in the figure, the number of divisions in one step is always constant. Therefore, even if the target value is reached at an early stage, the force applied to the device under test 1 continues without being terminated. Also, when the target value is not reached as a result, it is allowed. When the increment of the actual displacement is small with respect to the force command value at each force point obtained by dividing one step, the error amount is added to the next force command value. After outputting the force command value for one step, the restoring force (load) and the displacement are detected by the load inspecting device 3 and the displacement inspecting device 4, respectively. In this case, the load value detected by the load inspector 3 is not the restoring force corresponding to the target value in the strict sense, but this value is used for the calculation.

【0018】図2において、1ステップ間の分割数をm
としたときの加力変位刻みは、n回目で必ず目標値を越
えるようにつぎの数4のように定める。
In FIG. 2, the number of divisions in one step is m
Then, the step of the applied displacement is determined as in the following equation 4 so that the target value is always exceeded at the n-th time.

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

【0020】ここで、加力指令値の増加分、加力指令
値、加力時間刻みはつぎの数5、数6および数7により
求める。
Here, the increment of the force command value, the force command value, and the time increment of the force are calculated by the following equations 5, 6, and 7.

【0021】[0021]

【数5】 [Equation 5]

【0022】[0022]

【数6】 [Equation 6]

【0023】[0023]

【数7】 [Equation 7]

【0024】したがって、高速演算装置8で復元力を取
り込み、つぎのステップの目標値を数6で示される加力
指令値を出力する要する時間と、数7で示される加力時
間刻みとはつぎの数8となる。
Therefore, the time required to take in the restoring force by the high-speed arithmetic unit 8 and output the force command value represented by the formula 6 as the target value of the next step and the force time step represented by the formula 7 are as follows. It becomes number 8.

【0025】[0025]

【数8】 [Equation 8]

【0026】以上述べたるように、本実施例によるオン
ライン地震応答載荷実験装置によれば、数4で示される
加力変位刻みや、数5に示される加振指令値を常に目標
値を超えるように同一周期、同一分割数で出力すること
により入力地震波を実時間の比例倍した時系列波形とし
て再現することが可能となり、構造物の強度を容易に計
測することができる。
As described above, according to the online seismic response loading experimental apparatus according to this embodiment, the force displacement step shown by the equation (4) and the vibration command value shown by the equation (5) always exceed the target value. It is possible to reproduce the input seismic wave as a time-series waveform that is proportionally multiplied by real time by outputting with the same period and the same number of divisions, and the strength of the structure can be easily measured.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、構造物である被試験体
の復元力を用いて算出したつぎの目標点までの分割数と
出力時間刻みとを常に一定として加力制御することがで
きるので、地震波を実時間の比例倍として時系列波形と
して再現でき、構造物の強度を容易に計測することがで
きる。
According to the present invention, the force can be controlled by keeping the number of divisions to the next target point calculated using the restoring force of the structure under test and the output time step constant. Therefore, the seismic wave can be reproduced as a time-series waveform by multiplying the real time by a proportional multiple, and the strength of the structure can be easily measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例であるオンライン地震応答載
荷実施装置を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing an online seismic response load carrying device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明による加力制御時の動作説明の模式図。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an operation during force control according to the present invention.

【図3】従来方式による加力制御時の動作説明の模式
図。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an operation during force control by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被試験体、2…加振機、3…荷重検出器、4…変位
検出器、5…荷重フィードバック回路、6…変位フィー
ドバック回路、7…サーボ増幅器、8…高速演算装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DUT, 2 ... Vibrator, 3 ... Load detector, 4 ... Displacement detector, 5 ... Load feedback circuit, 6 ... Displacement feedback circuit, 7 ... Servo amplifier, 8 ... High-speed arithmetic unit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被試験体を加力する加振機と、該加振機
で付与した荷重を検出する荷重検出器と、上記被試験体
の変位量を検出する変位検出器と、上記荷重検出器およ
び上記変位検出器からの荷重および変位をオンラインで
取込んで振動方程式の計算を行なう高速演算装置とを備
え、被試験体の復元力特性に関して数値的なモデル化を
必要としないオンライン地震応答載荷実験装置におい
て、上記荷重検出器からの測定した荷重を復元力として
用い、上記変位検出器からの測定した変位量から、上記
高速演算装置にてつぎの目標点までの分割数と、その出
力時間刻みを常に一定とし、かつ加力指令値の増加分に
対し実変位の増加分が小さい場合、その誤差分をつぎの
加力指令値に加算し、地震波を実時間の比例倍とする時
系列波形として再現可能にしたことを特徴とするオンラ
イン地震応答載荷実験装置。
1. A vibrator for applying a force to a test object, a load detector for detecting a load applied by the vibrator, a displacement detector for detecting a displacement amount of the test object, and the load. An online earthquake that does not require numerical modeling of the restoring force characteristics of the DUT, which is equipped with a detector and a high-speed computing device that takes in the loads and displacements from the displacement detector online to calculate the vibration equation. In the response loading experimental device, using the load measured from the load detector as a restoring force, from the displacement amount measured from the displacement detector, the number of divisions to the next target point in the high speed computing device, If the increment of the actual displacement is small with respect to the increment of the force command value, the error is added to the next force command value, and the seismic wave is proportional to the real time. Reproducible as a time series waveform An on-line seismic response loading experiment device characterized by being enabled.
【請求項2】 上記加力変位刻みは、分数倍したとき、
上記目標値を越えるように設定したことを特徴とする請
求項1記載のオンライン地震応答載荷実験装置。
2. The step of applying displacement is fractionally multiplied,
2. The on-line seismic response loading test device according to claim 1, wherein the device is set so as to exceed the target value.
JP3320489A 1991-12-04 1991-12-04 On-line earthquake response load experiment device Pending JPH05157655A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001116651A (en) * 1999-10-20 2001-04-27 Jishin Kougaku Kenkyusho Inc Dynamic response analysis method of earthquake motion
CN103063386A (en) * 2012-12-21 2013-04-24 北京工业大学 Device for simulating surface wave function applied to subsurface structure shaking table test
KR101713696B1 (en) * 2015-09-25 2017-03-21 조선대학교산학협력단 diagnosis system of construction by earthquake and method thereof

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