，试验区域变量在上的总均值为∫，⋯⋯，∫累计误差的影响，其中纵坐标负向表示下调参数引起的相对累计误差，可以发现影响最大，其次是，最小是。均匀设计基础上模型更新混合模拟试验方法工程物理学论文。本方法需要与协同完成，如图所示，作为主控程序负责运动方程的求解与参数识别，模型均在建模，负责求解相应位移历史下的静恢复力。值得注意的是，本文与之间所有的数据传输均采用接口实现，该接口能实现数据的快速传输，传输时间与利用文档读写传输数据的传统方法相比明显减小，且具备高效方便的矩阵和数组运算是验算子结构第步且参数水平为的对应恢复力是试验子结构第步对应恢复力是均匀设计表中参数水平数目。本试验模型更新旨在寻找每步在个水平下的相对累计误差最小对应的本构参数。数值模拟以钢框架结构为例，分别采用其常用两种本构及考虑界面弯矩处理情况，通过对比传统混合模拟试验和本模型更新混合试验的模拟结果来验证模型更新的可行性与有效性。钢框架结构试件概况本文结构算例采用层单跨钢框架结构，如图所示，层高为与，跨度，梁柱截面分别采用的和。本构参数参考值如表所示，分别弹性模量屈服强度与强化系数参考值。均匀设计基础上模型更新混合模拟试验方法工程物理学论文数组运算的优点，能方便处理由传回的大量数据。模型更新方法识别原理混合模拟试验子结构每步加载后，识别出与其误差指标较小的数值模拟模型的过程，可以将其看作是次试验设计，试验设计目标即逼近与试验子结构的恢复力结果。理论上可以每步均进行试验设计，为保证效率，本文设计个误差范围，误差范围以内则不进行更新，维持上步最新参数。图软件交互流程图试验设计中主要有以下设计方法全因素设计法正交设计法均匀设计法。前两种设计方法在水平数较多情况下是难以应用的。均匀设计则只考虑试验点在试验范围内均匀分散，其与正交设计相比，能有效降低试验次数且偏差变化不大，如设有关的为点集在的偏差，偏差是度量点集均匀性的种测度。对于任意函数⊂，设，为落入⊂范围内点的个数，则偏差可定义为∈∣∣，−，∣∣∈Ν式中，表示为，组成的矩形的体积表示上确界。因此分布越均匀，则则越小，式误差则越小，能有效估计试验总均值。如果试验的目的是为了找出个较优的试验条件参数，这时就从试验点中选出指标最优的个，相应的试验参数作为预选的参数，由于试验点均匀分布，试验点中最优的条件参数与试验范围内的最优参数相差不大。参考文献陈再现，韩光，王焕定，等传统界面处理的子结构拟动力试验误差分析地震工程与工程振动，增刊陈再现，孔文江，王焕定考虑倾覆力矩的子结构混合模拟试验方法建筑结构学报，方开泰均匀设计与均匀设计表北京科学出版社，朱希，施刚国产高强度结构钢材材性参数统计与分析建筑结构，陈再现，钟炜彭，李秦鸣基于均匀设计的模型更新混合模拟试验方法振动与冲击，基金国家自然科学基金项目。均匀设计作为种空间填充设计，由我国数学家王元和方开泰提出，其试验点均匀分布在定义域上。均匀设计是拟蒙特卡洛在数论方法中的应用，其基本理论基于总均值理论，即估计试验域上的总体均值。设图不考虑边界弯矩情况下本构参数识别结果模型更新时间本文采用基于均匀设计的模型更新，能有效降低试验点的数量，采用接口进行数据交互，使整个识别过程时间得到有效降低。如图所示，在模拟地震作用响应下，本结构模型采用与采用作为本构的模型更新混合模拟试验全过程用时分别不超过和，这对于传统非实时模型更新混合模拟试验是极为理想的，识别过程对整个混合模拟加载过程影响不大。图模型更新所用时间结论提出基于均匀设计的模型更新混合模拟试验方法，并进行了种类型相应数值模拟。考虑不同实验室加载条件不同的情况，对试验子结构边界是否施加弯矩分别进行响应对比个本构参数识别结果如图所示，图中为该参数当前识别值与参考值的比值，可以发现均在，参数与收敛值至参考值，参数在下最后收敛值与参考值有定偏差，原因在于参数对滞回性能影响较小，尽管其并未收敛至参考值，也能获得较好结果。图考虑边界弯矩情况下本构参数识别结果数值模拟结果不考虑边界弯矩考虑到并非所有实验室都具备对试验子结构施加指定弯矩的条件。本小节的模拟除在试验子结构边界处施加位移外，仅考虑试验子结构边界上的轴向力，即其轴向力由全结构对应处每步提取所得。同样地，对钢的两种常用本构和进行了数值模拟，各水平误数值子结构恢复力。等，将遗传算法与神经网络算法应用到材料本构参数识别上。等利用隐性卡尔曼滤波器作为更新方法成功实现了钢框架混凝土框架与桥墩的模型更新混合模拟试验。这些成果均推进了模型更新混合模拟试验的发展，提高了混合模拟试验的精度。上述方法从试验样本点结果去寻找更优的更新参数，然而随着结构子结构数量自由度及识别参数数量的提升，识别程序根据个追踪目标去识别多参数的过程中容易收敛于非参数真值，因此有必要选取更具代表性的样本点同时样本点数量及计算量大大增加，尽管结构非实时加载，但应保证合理的计算时间。本文提出的基于均匀设计的模型数在下最后收敛值与参考值有定偏差，原因在于参数对滞回性能影响较小，尽管其并未收敛至参考值，也能获得较好结果。图考虑边界弯矩情况下本构参数识别结果数值模拟结果不考虑边界弯矩考虑到并非所有实验室都具备对试验子结构施加指定弯矩的条件。本小节的模拟除在试验子结构边界处施加位移外，仅考虑试验子结构边界上的轴向力，即其轴向力由全结构对应处每步提取所得。同样地，对钢的两种常用本构和进行了数值模拟，各水平误差如图所示，图和为各水平初始参数相对累计误差最大的组与参考值对比结果。图不考虑边界弯矩情况下各水平初始参数的误差图不考虑边界弯矩情性。数值模拟对比结果分析表明，在类情况下，所提方法均能有效识别出其本构参数，相对累积误差均保持在之内，比传统混合模拟极大地提高了混合模拟的模拟精度，同时均匀设计能有效降低样本点数量，保证识别及模拟结果的准确率和效率，是可行的。利用与混合编程，取消传统的文本读写数据交互方式，软件间数据全部采用基于接口进行数据交互，进步降低运行时间，采用与两种钢本构的模型更新时间分别不超过与，对提升模型更新混合模拟在纯数值模拟与真实试验中的效率有着积极的意义。参考文献陈再现，韩光，王焕定，等传统界面处理的子结均匀设计基础上模型更新混合模拟试验方法工程物理学论文差如图所示，图和为各水平初始参数相对累计误差最大的组与参考值对比结果。图不考虑边界弯矩情况下各水平初始参数的误差图不考虑边界弯矩情况下结构响应对比图不考虑边界弯矩情况下结构响应对比如图和所示，试验子结构边界在缺少弯矩施加的条件下，仍能准确有效地识别出本构参数，在个水平下的初始参数最终的相对累积误差均低于，说明了本方法在不同本构模型不同边界处理情况下仍能保持有效性。如图所示，参数与均在内收敛至稳定值，参数收敛至稳定值用时较长，同样是因为参数对滞回性能影响较小，只要参数与收敛效果好，参数在更新过程中波动也能获得较好结列不同初始参数具代表性的验算子结构，采用适当的误差准则识别出试验子结构的本构参数，将其更新到全结构数值模型。识别过程中若在全局搜索匹配的验算子结构，将会花费大量时间，本文采用基于均匀设计的更新方法，其优点在于减少验算子结构空间样本点的同时，保证样本点的代表性，即能大大减少识别时间且保证识别效果。具体识别步骤如图所示。步骤利用数值积分算法求解动力方程获得全结构各自由度的位移，将其通过接口发送到中建立结构模型对应的自由度。图考虑边界弯矩情况下各水平初始参数的误差图考虑边界弯矩情况下结构响应对比图考虑边界弯矩情况下结构Ν式中，表示为，组成的矩形的体积表示上确界。因此分布越均匀，则则越小，式误差则越小，能有效估计试验总均值。如果试验的目的是为了找出个较优的试验条件参数，这时就从试验点中选出指标最优的个，相应的试验参数作为预选的参数，由于试验点均匀分布，试验点中最优的条件参数与试验范围内的最优参数相差不大。本模型更新方法正是基于此性质，每次的参数更新，只从试验点中找出最优本构参数，可同时保证运算效率与参数的识别效率。均匀设计基础上模型更新混合模拟试验方法工程物理学论文。图不考虑边界弯矩情况下本构参数识别结果模型更新时更新方法，从试验设计的角度控制试验样本点数量，使得样本点均匀分布，保证样本代表性从而实现参数更新，同时能有效降低识别时间且确保模拟精度。本文通过个两层单跨钢框架结构种情况下的数值模拟算例，说明本模型更新方法在不同界面处理情况下及不同本构下的可行性及有效性。基本原理基于均匀设计的模型更新混合模拟试验方法的思想是先假定试验子结构与全结构的本构关系相同，将全结构划分出全结构数值模型模型试验子结构模型模型验算子结构模型模型大部分，验算子结构是在试验子结构的基础上构造个数值模拟空间两者除本构参数外均相同，随着试验子结构的真实响应信息的不断获取，利用均匀设计获得系况下结构响应对比图不考虑边界弯矩情况下结构响应对比如图和所示，试验子结构边界在缺少弯矩施加的条件下，仍能准确有效地识别出本构参数，在个水平下的初始参数最终的相对累积误差均低于，说明了本方法在不同本构模型不同边界处理情况下仍能保持有效性。如图所示，参数与均在内收敛至稳定值，参数收敛至稳定值用时较长，同样是因为参数对滞回性能影响较小，只要参数与收敛效果好，参数在更新过程中波动也能获得较好结果。等建立了多个本构参数不同的数值模型并赋予不同权重，利用试验子结构实测数据去更新权重，最后将每个模型恢复力按权重计算作为构拟动力试验误差分析地震工程与工程振动