伪动力(PsD)测试-非线性结构动力学技术

PDT是一种子结构技术，包括对结构模型施加缓慢变化的力。在试验样本中观察到的运动和变形被用来推断模型在实际地震中可能暴露的惯性力。

伪动态测试(也称计算机-致动器在线测试或混合测试)的概念起源于日本的Takanashi [Ta 75]。此后，许多研究者发展了这一概念，并验证了该方法的适用性。静态测试简单，相对便宜，不需要非常特殊的设备。

然而，在测试前必须确定位移历史，这是该测试技术的主要局限性。同样，应用的循环位移历史可能不包括结构在动力作用下所承受的位移范围。

拟动力试验的基本概念是利用试验结果计算每个时间步长的动力响应。在分析过程中，计算机计算结构在时间步长的响应(位移)。

对求解运动方程所需要的惯性力和阻尼力进行了解析建模。计算机在计算出特定时间步长的结构位移后，以电子方式将结果提供给执行器系统。在实验过程中，作动器控制系统施加计算出的位移，测量并将恢复力R(t)返回给计算机。根据测量数据，计算机可以计算出下一个时间步长的响应。采用这种反馈方法，无需振动台试验装置即可获得非线性非弹性动力响应。这个反馈的流程如下图所示。

该方法难以将无限自由度理想化为几个自由度。然而，它通过静态测试装置实现了动态测试，吸引了众多研究人员。由于结构材料的非弹性变形和损伤，该过程自动计算滞回阻尼，滞回阻尼通常是耗能的主要来源。惯性力不是通过实验产生的，而是通过数值模拟得到的。这消除了在一个实时尺度上进行测试，并允许非常大的结构模型测试，只有一个相对适中的水力需求。

PsD检测的优缺点:

比实验室本身更大的结构，如桥梁、塔等，也可以通过利用子结构技术的PDT方法进行测试。这一程序仅对结构的最关键部分进行实验测试，并让结构的其余部分进行分析建模。

与准静态测试相比，这种技术的另一个主要优点是使用了一种称为“子结构”的伪动态测试特殊过程。利用这项技术，研究人员只能测试结构的一部分。结构的其余部分可以在主机上分析建模。例如，人们可以在主机上对桥面进行分析建模，并可以通过伪动力测试设施对桥墩进行测试(如上图所示)。这节省了大量与测试工作相关的成本和时间。

PsD测试技术的一个主要缺点是需要花费大量的时间来进行实验。这主要是由于计算机硬件求解运动方程以确定位移和控制系统执行计算位移所需要的时间。用这种技术模拟持续20秒的地震需要数小时。因此，对加载速率敏感的结构(如砌体结构)的响应测试结果变得有问题。

另一个缺点是，由于集中质量理想化，这种测试方法不适用于分布质量的结构，例如水工结构。为了测试这类结构，需要精细的空间离散化，从而产生大量的驱动器。这降低了此类结构测试的有效性。该方法的适用性还取决于阻尼特性的适当分配。已经观察到，使用基于系统弹性特性的恒定阻尼矩阵会导致不可预测的结果。

实时伪动态测试:

RTPD测试技术与PSD测试相同，不同之处在于它是实时进行的。介绍了控制中存在的问题，如数值仿真和执行器引起的延迟。