JP2768058B2

JP2768058B2 - 構造物の振動試験装置、振動試験方法及び振動応答解析装置

Info

Publication number: JP2768058B2
Application number: JP3161379A
Authority: JP
Inventors: 敏彦堀内; 正紀中川; 雅嗣亀谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JPH0510846A; US5388056A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は構造物の振動試験装置お
よび振動試験方法にかかり、特に振動試験評価対象構造
物が大規模であり全体を加振試験することが困難である
場合に好適な振動試験装置および振動試験方法に関す
る。また、構造物の振動解析装置にかかり、モデル化が
困難な部材を含む構造物の振動応答解析に好適な振動応
答解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造物が地震等により加振される場合の
振動応答の評価は、従来その構造物を振動台に搭載して
加振することにより行っていた。しかしながら構造物が
非常に大型の場合は、実物を振動台に載せることは振動
台の許容荷重の制限等から困難な場合があった。このよ
うな場合、搭載可能な規模の縮尺モデルにより加振試験
を行うか、構造物の一部分のみを加振試験を行うか、ま
たはその両方を適用して振動応答の評価を行っていた。

【０００３】しかし、前者には縮尺モデル化に際しての
相似則を完全に満たすことが困難であることなどの問題
があり、後者には加振対象構造物に入力されるべき加振
振動そのものが加振対象構造物の応答と連成するため、
精度の高い加振が不可能で、ひいては振動応答の正確な
評価が困難であるという問題があった。

【０００４】そこで、構造物の一部分のみを加振し他の
部分は数値モデル化して、境界での振動応答をデジタル
計算機で計算しこれで実物部分モデルを加振しその反力
を用いてさらに数値モデルの応答評価を行う振動試験方
法が考えられている。

【０００５】構造物の一部分は実物または模型を加振
し、他の部分は数値モデル化しデジタル計算機により応
答計算を行う振動試験方法については、特開昭６０−１
３２４０号、特開昭６１−３４４３８号各公報記載の技
術がある。

【０００６】尚、従来の構造物の振動応答解析装置は振
動応答評価対象の構造物全体を例えば有限要素法などで
数値モデル化し計算するものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６０−１３２４
０号、特開昭６１−３４４３８号各公報に開示された方
法では、時間軸を実際よりも拡大してアクチュエータに
より変位を与えている。そのため変位のみに依存する反
力は正確に評価できるが、粘性減衰力など速度に依存す
る反力は評価できなかった。更に時間軸を拡大している
ため、数十秒の地震応答を評価するのに数時間を要する
などの問題点があった。

【０００８】また、後者では慣性力相当の荷重を加える
ためのアクチュエータを設けているため加速度に依存す
る反力は評価しているが、このアクチュエータによる荷
重は一点に加わるため、集中質量系にモデル化ができな
いものについては不正確になるという問題点があった。

【０００９】本発明者等はこの様な点を解決するため据
付け機器の振動試験方法について実時間で行う手法を試
みたが、加振対象は加振台で加振されるので複数点の相
対変位等による応力を評価する必要がある場合には適用
が難しいことが分かった。

【００１０】また、これらの従来技術では計算値及び計
測値を効率よく処理する手段が考慮されていなかった。

【００１１】本発明の目的は、大型構造物の振動応答を
一部分のみを実物モデル加振することにより、正確な振
動応答評価が可能であり、かつ短時間に実施可能である
構造物の振動試験装置を提供することにある。また、こ
れらの振動試験装置を使って効率よく振動試験を行うた
めに好適な、振動試験装置および振動試験方法を提供す
ることにある。

【００１２】ところで従来技術の振動応答解析装置で
は、対象構造物のモデル化にあたって、全ての振動応答
に関係するパラメータを知ることは困難であるため理想
化が入り、特にモデル化が困難なものについては計算さ
れた振動応答と実際のものの振動応答が大きく異なると
いう問題点があった。

【００１３】そこで本発明の別の目的は、モデル化が困
難な構造物であっても正確な振動応答評価可能な振動応
答解析装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】（１）一部分の実物モデ
ルの加振試験により正確な振動応答評価を可能とするた
めには、振動応答評価対象構造物の一部分を実物または
模型を用いてモデル化し（以下、これを実物モデルと呼
ぶ）、他の部分は数値モデル化し、実物モデルにおける
数値部分モデルとの境界にアクチュエータに生じる実物
モデルからの反力を測定する装置を具備した一個もしく
は複数個のアクチュエータを取り付け、前記反力測定装
置における測定値を入力する手段と前記アクチュエータ
の制御装置へ制御信号を出力する手段を具備したディジ
タル計算機で、前記手段により前記反力測定装置におけ
る測定値を一定時間刻みごとに入力し、該反力測定値と
既知である外力値を用いて数値モデルの境界部の反力計
測時刻の振動応答を計算し、アクチュエータの制御装置
に振動応答計算結果から算出される加振制御信号を与え
ることにより、アクチュエータで振動応答計算結果の振
動応答を実現し、かつ数値モデルと実物モデルの境界部
のディジタル計算機内の計算における時間軸と、アクチ
ュエータにより実現されている振動応答の時間軸を一致
させることにより達成される。

【００１５】また、これは、数値モデルと実物モデルの
境界部の反力計測時刻の一定時間後の振動応答を計算
し、前記一定時間後のアクチュエータの振動応答を計算
値に一致させることを繰返し行うことにより達成され
る。

【００１６】（２）前記試験装置および方法を広範囲の
構造物に適用することには、実物モデルの特性および実
物モデルと数値モデルの結合状態にしたがってアクチュ
エータにより実現される振動応答を、変位、変位と速
度、変位と加速度、変位と速度と加速度、または、加速
度のいずれかを選ぶことにより達成される。

【００１７】（３）振動応答の計算値をアクチュエータ
により精度よく実現することは、アクチュエータを変位
制御し、かつ計算値を実現すべき時刻の間のアクチュエ
ータの変位応答をアクチュエータを実現すべき振動応答
の種類に応じた時間関数形状とすることにより達成され
る。また、そのために、アクチュエータの特性に応じた
制御信号をアクチュエータの制御装置に入力することに
より達成される。

【００１８】（４）変位の計算値をアクチュエータによ
り精度よく実現することは、変位が実現されるべき時刻
における実際の変位を測定し、計算値との誤差を実現す
べき他の振動応答に影響を与えない時間関数形状で補正
することにより達成される。

【００１９】（５）計算値を実現すべき時刻の間のアク
チュエータの変位応答を必要な時間関数形状とすること
は、前記時刻の間を複数個に分割し、ディジタル計算機
においてそれぞれの分割点の時刻においてのアクチュエ
ータの制御信号を計算し、アクチュエータの制御装置に
与えることにより達成される。

【００２０】（６）ディジタル計算機においてそれぞれ
の分割点の時刻においてのアクチュエータの制御信号を
合理的に計算することは、数値モデルの振動応答の計算
と、分割点の時刻においてのアクチュエータの制御信号
の計算を平行して行うことにより達成される。

【００２１】（７）数値モデルの振動応答の計算と分割
点の時刻においてのアクチュエータの制御信号の計算を
平行して行うことは、ディジタル計算機に少なくとも２
つのＣＰＵを設け、少なくとも一つのＣＰＵにおいて数
値モデルの振動応答の計算を行い、異なる少なくとも一
つのＣＰＵにおいて分割点の時刻においてのアクチュエ
ータの制御信号の計算を行い、両者を並列に実行するこ
とで合理的に達成される。

【００２２】また、更に上記２つの機能を行うＣＰＵが
共通のメモリを参照可能とすることで、計算値の転送を
高速に行うことが可能となり、アクチュエータの制御信
号の計算を高速で行うことができる。

【００２３】（８）本発明を比較的大型な実物モデルに
適用することは、実物モデルを加振するアクチュエータ
の少なくとも一つを振動台とすることで達成される。

【００２４】（９）本発明の振動試験装置および振動試
験方法による振動試験の結果を合理的に評価すること
は、振動応答の計算値を振動試験実施中に電圧等の形で
出力することにより、達成される。

【００２５】また、数値モデルにおける振動応答の計算
値および実物モデルにおける振動応答の測定値をディジ
タル計算機のメモリに保存し、実験終了後にそのデータ
を出力することにより達成される。

【００２６】（１０）モデル化が困難な構造物の振動応
答解析を精度よく行うことは、構造物のモデル化困難な
部分を実物モデルとし、数値モデルの振動応答解析結果
で、アクチュエータによる実物モデルの加振を行い、そ
の反力の測定結果を使って、実物モデルと数値モデルの
連成振動解析を行うことにより達成される。

【００２７】（１１）その他上記課題は本願各特許請求
の範囲に記載の技術により達成される。

【００２８】

【作用】（１）アクチュエータの制御装置に振動応答計
算結果から算出される加振信号を与え、ディジタル計算
機内の計算における時間軸とアクチュエータにより実現
されている振動応答の時間軸とを一致させることによ
り、実物モデルから速度或るいは加振度といった変位の
時間微分項に依存した反力も正確に評価できるので加振
信号が正確なものとなり、実物モデル部分の振動応答評
価が精度よく実施できる。

【００２９】また、加振の時間軸を引き延ばすことがな
いため、振動試験の実施時間が短時間である。

【００３０】（２）実物モデルの特性および実物モデル
と数値モデルの結合状態にしたがってアクチュエータに
より実現される振動応答を、変位、変位と速度、変位と
加速度、変位と速度と加速度、または、加速度のいずれ
かを選ぶことにより、その実物モデルから測定すべき反
力を正確に評価できる。

【００３１】例えば、実物モデルからの反力が、ほぼ、
変位に依存する力と速度に依存する力であれば、アクチ
ュエータは変位と速度が計算値に一致するように制御す
ればよい。

【００３２】（３）アクチュエータを変位制御し、かつ
計算値を実現すべき時刻の間のアクチュエータの変位応
答をアクチュエータを実現すべき振動応答の種類に応じ
た時間関数形状とすることにより、任意の振動応答を実
現すべき時刻に実現することができる。

【００３３】またアクチュエータの動特性を考慮して、
前記変位応答を実現するための制御信号を出力すること
により、実現される変位の精度は向上する。

【００３４】（４）変位が実現されるべき時刻における
実際の変位を測定し、計算値との誤差を実現すべき他の
振動応答に影響を与えない時間関数形状で補正すること
で、振動応答を実現すべき時刻における変位の精度が向
上し、変位に依存する反力の評価の精度が向上するた
め、振動試験自体の精度向上が図られる。

【００３５】（５）計算値を実現すべき時刻の間を複数
個に分割し、ディジタル計算機においてそれぞれの分割
点の時刻においてのアクチュエータの制御信号を計算
し、アクチュエータの制御装置に与えることで、アクチ
ュエータを精度よく制御することができ、アクチュエー
タの変位応答が必要な時間関数形状となり、本発明の目
的である実物モデルの反力の正確な評価が可能となる。

【００３６】（６）数値モデルの振動応答の計算と、分
割点の時刻においてのアクチュエータの制御信号の計算
を平行して行うことにより、アクチュエータの制御信号
の計算を行う時刻にかたよりがなくなり、アクチュエー
タの振動応答の制御の精度が向上する。

【００３７】（７）ディジタル計算機に少なくとも２つ
のＣＰＵを設け、少なくとも一つのＣＰＵにおいて数値
モデルの振動応答の計算を行い、異なる少なくとも一つ
のＣＰＵにおいて分割点の時刻においてのアクチュエー
タの制御信号の計算を行い、両者を並列に実行すること
により、ディジタル計算機が行うべき計算に要する時間
が短縮でき、振動応答計算の時間刻みを低減できる。

【００３８】また、アクチュエータの制御信号の計算が
数値モデルの振動応答の計算に依存することがなくなる
ので、アクチュエータの振動応答の制御の精度が向上す
る。上記の理由により、振動応答評価の精度の向上が図
れる。

【００３９】（８）本発明によれば、アクチュエータに
より加振対象である実物モデル全体を支持し加振する場
合があるが、その際、アクチュエータの一つを大型の構
造物を搭載可能な振動台とすれば、大型構造物まで本発
明の適用範囲を広げることができる。

【００４０】（９）振動応答の計算値を振動試験実施中
に電圧等の形で出力することにより振動試験実施中に振
動応答が妥当なものであるかどうか評価でき、場合によ
っては試験を中止するなどの処置ができる。

【００４１】また、実物モデルの振動試験結果のみなら
ず、振動応答の計算値をディジタル計算機に保存し、振
動試験終了後に出力することによって、実物モデルの振
動応答と同様に、構造物全体の振動応答を評価すること
ができる。

【００４２】（１０）構造物のモデル化困難な部分を実
物モデルとし、数値モデルの振動応答解析結果でアクチ
ュエータによる実物モデルの加振を行い、その反力の測
定結果を使って、実物モデルと数値モデルの連成振動解
析を行うことにより、モデル化困難な部分の実物モデル
を数値解析上、一つの有限要素として扱い解析をするこ
とができ、振動解析の精度が向上する。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を用いて詳
細に説明する。

【００４４】従来は図２に示されたような構造物１の振
動試験を実施する場合は、図３に示されたような振動台
１７による加振試験が行われていた。しかし、試験対象
構造物１が大型である場合は、試験用モデルの製作に費
用がかかることや、大型の振動台設備が必要となる等の
問題点があった。

【００４５】また、上記問題点を解決するため図２に示
された試験対象構造物１の中の一部分のみを実物モデル
２としその境界点１１を図４のようにアクチュエータ３
で加振試験を行う方法が考えられていた。しかし、これ
らの加振試験方法では、事前に定められた加振信号が、
例えば、ディジタル計算機５からディジタル・アナログ
変換器（以下Ｄ／Ａ変換器と略す）６を介して制御回路
４に送られアクチュエータ３が駆動されているため、試
験対象１または２の振動特性によって所定の振動が実現
されなかったり、また、試験対象の振動応答によっては
加振信号を変更すべき場合などがあり、精度の高い振動
試験ができない場合があった。

【００４６】これらの課題を解決するのが本発明の目的
であり、本発明の一実施例を図１により説明する。

【００４７】図１において、試験対象構造物１のうち実
物による試験が必要な部分２（以下実物モデルと呼ぶ）
がアクチュエータ３ａ−３ｂにより駆動される。実物モ
デル化された以下の部分の構造物１０は、例えば有限要
素法などにより、数値モデル化されディジタル計算機５
に入力されている。制御回路４は、ディジタル計算機５
により算出された実物モデル２に加えるべき変位，加速
度などの振動応答をＤ／Ａ変換器６を介して信号として
受け取り、アクチュエータ３ａ−３ｂを制御するもので
ある。ディジタル計算機５はＤ／Ａ変換器６とともに、
荷重検出器７ａ−７ｂの信号を読み込むためのアナログ
・ディジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と略す）８を備
えている。

【００４８】ディジタル計算機５は、Ａ／Ｄ変換器８か
ら得られる実物部分モデル２からアクチュエータ３に加
わる荷重（以下、反力と呼ぶ）を用いて、実物モデル化
された以外の部分の構造物１０（以下、この部分を数値
モデルと呼ぶ）の振動を計算するアルゴリズム１４を有
しており、以下にその原理を説明する。

【００４９】図２に示す解析対象構造物１のうち、一部
分は実物モデル２であり、他の部分の構造物１０は数値
モデル化されている。解析対象構造物１および実物部分
モデルとしては、たとえば建物や配管等の構造物であ
り、形状は任意である。解析対象構造物１に外力が作用
した場合の数値モデル１０の振動応答は次の運動方程式
を解くことによって求められる。

【００５０】ＭＸ''＋ＣＸ'＋ＫＸ＝ｆ＋ｑ（数１）ここで、Ｍ；数値モデル１０の質量マトリックス，Ｃ；
数値モデル１０の減衰マトリックス，Ｋ；数値モデル１
０の剛性マトリックス，Ｘ；数値モデル１０の変位ベク
トル，ｆ；数値モデル１０に加わる外力ベクトル，ｑ；
実物モデル２から数値モデル１０に加わる荷重（反力）
ベクトル、であり、'は時間微分を示す。

【００５１】ｆは、数値モデル１０の部分に基礎１２に
生じた地震等による既知の外力ベクトルであるので、実
物モデルの振動に依存する荷重ベクトルｑが求められれ
ば（数１）式を解くことにより、数値モデル１０の振動
応答（変位ベクトルＸ，速度ベクトルＸ'，加速度ベク
トルＸ''など）を定めることができる。ディジタル計算
機５は上記のアルゴリズムをもとに、実物モデル２から
数値モデル１０に加わる荷重を用いて、数値モデル１０
の振動応答を計算する機能を有している。

【００５２】本実施例における試験装置のディジタル計
算機に搭載される計算アルゴリズム１４の手順を以下に
説明する。

【００５３】これは運動方程式（数１）を微小間隔Δｔ
ごとに解くもので、現時点においてｎステップまでの状
態にあるものとすると、そのΔｔ時間後のステップの振
動を計算する手順は以下のように行われる。

【００５４】ｎステップの時間における地震力等の数
値モデル１０に加わる既知の外力ｆｎを定める。実物モデル２から数値モデル１０の境界点に加わる荷
重ｑｎを試験デ−タから算出する。

【００５５】Δｔ時間後であるｎ＋１ステップの数値
モデル１０の振動応答（例えば、変位ベクトルＸｎ＋
１）を計算する。この際、各種のアルゴリズムが使用可
能であり、たとえば中央差分法を用いると、計算機に保
存されている１ステップ前の変位Ｘｎ−１と、現時点で
の変位Ｘｎ，外力ｆｎ，荷重ｑｎを用いて（数１）式を
解き、

【００５６】

【数２】

【００５７】のように得られる。

【００５８】計算された数値モデル１０の振動応答
（例えば、変位ベクトルＸｎ＋１）のうち、実物モデル
との境界点１１の振動応答値をアクチュエータで実現す
るように加振信号を出力する。次のステップヘ進む。

【００５９】以上の手順を繰返し実行することにより、
与えられた外力に対する実物モデルの振動試験が行われ
る。（数１）を解く方法としては、上記の中央差分法以
外の各種のアルゴリズムが使用可能である。

【００６０】上記振動解析アルゴリズムを精度よく実行
するためには、反力ベクトルｑを精度よく測定しなけれ
ばならない。そのためには、実物部分モデルの振動応答
が加振試験で正しく実現される必要がある。以下、その
ための必要事項を述べる。

【００６１】実物モデルの運動方程式は（数３）で表さ
れる。

【００６２】

【数３】

【００６３】変位ベクトルは（数４）のように分解でき
る。

【００６４】

【数４】

【００６５】これに応じて、質量・減衰・剛性の各マト
リクスと、作用荷重ベクトルも（数５）のように分解で
きる。

【００６６】

【数５】

【００６７】これを用いると境界点以外の変位ベクトル
の運動方程式は、（数６）のようにかける。

【００６８】

【数６】

【００６９】境界点以外の変位ベクトルは、さらに、
（数７）のように準静的成分と動的成分に分解できる。

【００７０】

【数７】

【００７１】準静的成分と境界点の変位には、（数８）
の関係がある。

【００７２】

【数８】

【００７３】従って準静的成分は（数９）のようにかけ
る。

【００７４】

【数９】

【００７５】また、動的成分は（数１０）の運動方程式
の形で表現される。

【００７６】

【数１０】

【００７７】従って実物モデルの振動を正しく実現し反
力を精度よく評価するためには境界点の変位のみなら
ず、速度および加速度を精度よく入力する必要がある。

【００７８】従来のオンライン試験では、図５に示すよ
うに数値計算上の時間刻みが、実際の加振試験において
は、次ステップの振動応答計算２０、アクチュエータの
駆動２１、反力の測定２２、などに時間が消費され、大
きく引き延ばされていた。したがって、境界点の変位に
依存する準静的成分は正しく評価されているものの、速
度・加速度に関する動的成分に依存する反力は評価され
ていなかった。

【００７９】そこで本発明では、実験データの入力およ
びアクチュエータの加振信号出力の時間をアルゴリズム
１６で管理し、図６に示すように、数値計算で反力を測
定した時刻から求められたΔｔ後の振動応答を、実際の
加振試験でも反力を測定した時刻からΔｔ後に実現する
ことで、数値計算の時間軸と加振試験の時間軸を一致さ
せている。

【００８０】これにより、実物モデルの加振試験におい
て、速度・加速度等の時間微分項まで正しく入力され、
精度の高い振動試験が可能となる。以上の議論は、実物
部分構造が線形系として扱える場合であるが、非線形系
の場合も同様である。

【００８１】（数９）および（数１０）でわかるように
精度の高い振動試験には境界点の変位・速度・加速度を
アクチュエータで実現することが必要であるが、実物部
分モデルの振動特性によってはその全てを実現する必要
はない。実物部分モデル２の質量が数値モデル１０の質
量より極めて小さく、また、減衰も非常に小さい構造の
場合は、動的成分は無視できるため、変位のみを実現す
ればよい。

【００８２】この場合、変位を実時間で実現する必要は
ないが、実時間で加振試験することで試験時間の短縮が
図れる。また、質量は小さいが、減衰は無視できない場
合は、変位と速度を実現すればよい。また、質量は数値
モデルに比べ無視できないが、減衰が非常に小さい場合
は、変位と加速度を実現すればよい。

【００８３】質量・減衰のいずれも重要であると考えら
れる場合は、変位・速度・加速度をアクチュエータで実
現することが必要である。また、境界点が一つ、また
は、複数個であってもそれらの動きがまったく同一であ
るときには、準静的成分は剛体としての移動のみとなる
のでこの成分に関する反力は無視できる。また、減衰成
分も無視できることが多いので、この場合、アクチュエ
ータ３で加速度のみを実現すればよい。

【００８４】このように実物モデルの特性により、実現
する振動応答を選択すれば、変位・速度・加速度すべて
を実現するのに比べアクチュエータの制御が容易になる
という効果がある。

【００８５】次に、本発明の一実施例により振動応答を
実現する方法について説明する。

【００８６】図７はアクチュエータの変位とＣＰＵ内の
作業３０のタイムテーブルを模式的に示したものであ
る。ここでは、例として実現すべき振動応答を変位と速
度と考える。時刻ｔｉに反力を入力し時刻ｔｉ’（＜ｔ
ｉ＋１）に次ステップである時刻ｔｉ＋１（Δｔ後）の
振動応答計算２０が終了する。その結果を用いて、時刻
ｔｉ’とｔｉ＋１の区間のアクチュエータの変位関数を
定める。

【００８７】このとき、時刻ｔｉ’における変位・速度
の連続性と時刻ｔｉ＋１における変位・速度の実現が必
要である。そのためには、変位関数を拘束する境界条件
が４つあるので、変位関数を、連続かつ２階微分可能
で、独立、すなわち時刻ｔｉ’とｔｉ＋１における変位
・速度の合計４つの成分から成るベクトルが互いに独立
である関数の和によって表現できる変位関数とすれば、
前記条件が達成できる。予め、このような関数を定めそ
の値をテーブルとしてもてば、４つの境界条件により各
係数を計算し、

【００８８】

【数１１】

【００８９】の形で容易に変位関数を定義できる。

【００９０】また、各関数として、時間の０次、１次、
２次、３次関数を用いれば、変位関数は時間の３次関数
となる。

【００９１】実現すべき振動応答が変位と加速度の場合
は、前ステップとの連続性を保つため、ｔｉ’における
変位・速度・加速度を一致させかつ時刻ｔｉにおける変
位・加速度の実現が必要であるので、境界条件が５つと
なる。そこで、時刻ｔｉ’変位・変位・加速度とｔｉ＋
１における変位・加速度の５つの成分から成るベクトル
が互いに独立である関数５つの和によって変位関数が記
述される。

【００９２】各関数として、時間の０次、１次、２次、
３次、４次関数を用いれば、変位関数は時間の４次関数
となる。

【００９３】また、実現すべき振動応答が変位・速度・
加速度の場合は、境界条件が６つとなるので３階微分可
能で時刻ｔｉ’とｔｉ＋１における変位・速度・加速度
の６つの成分から成るベクトルが互いに独立である関数
の和によって表現できる変位関数とすれば、前記条件が
達成できる。

【００９４】各関数として、時間の０次、１次、２次、
３次、４次、５次関数を用いれば、変位関数は時間の５
次関数となる。これらの方法によれば、アクチュエータ
で必要な振動応答が実現される。

【００９５】尚、ｔｉ＋１とｔｉ＋１’の間は例えばｔ
ｉ’とｔｉ＋１の間の変位関数をそのまま外挿するなど
の方法により制御すればよい。

【００９６】次にアクチュエータで実現される変位応答
をさらに精度を上げるための一実施例について説明す
る。実システムでは実際のアクチュエータの変位は計算
値とやや異なる可能性がある。そこで、図８に示すよう
に実際の変位を反力と同時に測定し、計算値との誤差を
次ステップで補正するものである。

【００９７】そのためには、図９に示すようにアクチュ
エータ３あるいは、別の部分に変位測定装置９を設けＡ
／Ｄ変換器８を介してディジタル計算機５に入力する。
この補正を行う場合でも変位関数の形状は前述の通りで
よい。本実施例により、アクチュエータの変位の精度が
向上し精度の高い振動試験が可能となる。

【００９８】前述のような変位関数形状にアクチュエー
タを駆動するのに好適な本発明の一実施例について説明
する。

【００９９】アクチュエータで前述のような変位関数を
実現するためには、数値計算の時間刻みよりも小さな時
間刻みでアクチュエータの動特性を考慮して加振信号を
計算し、アクチュエータの制御回路に送る必要がある。

【０１００】図１０はディジタル計算機５のＣＰＵ内の
作業３０のタイムテーブルであるが、図に示したよう
に、反力の測定２２を行ったあと、振動応答計算２０を
適当に中断しながら、加振信号の計算２２を行うことに
より、小さい時間刻みでの加振信号計算が可能となる。

【０１０１】また、図１１に示すように振動応答計算２
０は中断せずに行い、それが、終了した後で小さい時間
刻みでの加振信号計算２２を行う方法もある。これらの
方法によって、アクチュエータの変位制御が可能とな
る。

【０１０２】前記実施例によれば、加振信号計算のた
め、数値計算終了までの時間が増加したり、また、数値
計算中は加振信号計算ができないなどの課題がある。そ
こで、これらの課題を解決する合理的な本発明の一実施
例について図１２を用いて述べる。

【０１０３】本実施例ではディジタル計算機５はＣＰＵ
を２つ持ち、その一つＣＰＵＡ３１においては振動応答
計算２０を行い、ＣＰＵＢ３２において反力の測定２２
及び加振信号の計算２３を行う。そして、振動応答計算
結果はＣＰＵＡ３１からＣＰＵＢ３２に同期させて転送
される本実施例によれば、振動応答計算２０は加振信号
の計算２３に中断されることなく実行できる。

【０１０４】また、加振信号の計算２３も振動応答計算
２０の終了を待つことなく実行できる。

【０１０５】更に、別の実施例を図１３によって説明す
る。本実施例では、図１２の実施例に加えＣＰＵＡ３１
及びＣＰＵＢ３２からアクセス可能なメモリ３３を設け
たものである。振動応答計算２０の結果はメモリに保存
され、ＣＰＵＢ３２はＣＰＵＡ３１と同期することなく
データを得ることができる。

【０１０６】また、測定され反力は逆のルートをとり、
ＣＰＵＢ３２からＣＰＵＡ３１に転送される。この実施
例により、２つのＣＰＵの独立性が増し、一つの時間刻
みを短縮することが可能となる。

【０１０７】上記の実施例を実現するのに好適な試験装
置の構成を図１４にて説明する。

【０１０８】本実施例では、メインＣＰＵＡ４０とメイ
ンＣＰＵＢ４１と２つのＣＰＵからアクセス可能なメモ
リ４２ａにより基本演算要素が構成される。

【０１０９】メインＣＰＵＡ４０は振動応答解析を担当
し、メインＣＰＵＢ４１は加振信号計算や反力の測定を
担当する。メインＣＰＵＡ４０はバスライン４６ａによ
りバス４９ｂに通じている。バス４９ｂには振動応答解
析に必要なデータベース４８や、インターフェース回路
５２を介して大型計算機などの外部処理系や、ＣＰＵ４
４ｂとメモリ４２ｂからなる入出力処理系５３ｂを介し
てディスプレイやキーボードなどの外部装置４７が通じ
ている。

【０１１０】またメインＣＰＵＢ４１はバスライン４５
ａによりバス４９ａに通じている。バス４９ａには入出
力処理系５３ｃおよび５３ｄを介して、Ｄ／Ａ変換器６
およびＡ／Ｄ変換器８に通じている。Ｄ／Ａ変換器６に
より制御回路４に加振信号が与えられ、アクチュエータ
３が駆動され、実物部分モデル２からの反力が荷重測定
装置７により測定され、Ａ／Ｄ変換器８によりディジタ
ル計算機５に入力される。

【０１１１】尚、基本演算要素は複数個あってもよく、
また、メインＣＰＵＡ４０はバスライン４６ｂによって
バス４９ａ通じていてもよく、メインＣＰＵＢ４１はバ
スライン４５ｂによってバス４９ｂ通じていてもよい。
本実施例によれば、振動試験のアルゴリズムが高速かつ
合理的に実施することができる。

【０１１２】次に、本発明を様々な実物モデルに適用し
た実施例について述べる。

【０１１３】図１５では、実物部分モデル２は、一端は
固定され、一端がアクチュエータで加振されている。こ
れは、実物部分モデル２の境界点の相対変位（および相
対速度）が反力について重要な因子になる場合に適用さ
れる。

【０１１４】図１６は数値モデルと実物モデル２が一点
の境界点により連結しているか、境界点の動きが常に同
一である場合に適用できる。

【０１１５】更に、図１７は方向の異なるアクチュエー
タが２つ連結されている実施例である。これは、実物モ
デル２が例えばシェル構造のような場合で、垂直荷重と
水平荷重が振動応答に重要な役割を果たす場合などに適
用される。

【０１１６】また、図１８はアクチュエータの一つが振
動台１７である実施例である。実物モデル２自体が重量
が大きい場合、通常のアクチュエータでそのモデルの自
重を支えるのは困難であるが、振動台１７によればそれ
が可能となる。また、他のアクチュエータ３ｄも振動台
１７に搭載することにより、振動台１７の振動変位が大
きくなる場合でも本発明が適用可能となる。

【０１１７】なお、振動台で絶対加速度を実現する場合
は、アクチュエータ３ｄでは、振動台１７で表される境
界点に対する相対的な振動応答を実現することになる。

【０１１８】更に、図１９により別の実施例を説明す
る。これまでの実施例では、実物モデルは１つのみであ
ったが、複数個のモデル２ａ，２ｂを同じに加振しても
かまわない。これにより、より複雑な形状の構造の振動
応答が評価可能となる。

【０１１９】図２０により更に別の実施例について説明
する。本実施例では実物モデル２に振動センサ６１を設
置し、その計測値もＡ／Ｄ変換器８を介しディジタル計
算機５に入力される。更にその計測値は振動応答計算値
とともにディジタル計算機内のメモリに保存される。こ
れにより、振動試験終了後に振動試験結果および計算結
果が評価でき、部分構造のみならず、振動応答解析対象
構造物１の全体の振動応答が評価できる。

【０１２０】図２１により別の実施例を説明する。本実
施例は、ディジタル計算機５による振動応答計算結果を
Ｄ／Ａ変換器６を介し電圧値として出力する手段を設け
たものである。本実施例により、数値モデルの振動応答
を試験中に評価することができ、例えば、場合によって
は試験を中止する等の処置を行うことができる。また試
験結果が試験終了と同じに行えるため、次の試験条件の
決定などがメモリのデータを処理することなく行えるの
で試験時間の短縮が図れる。

【０１２１】図２２により別の実施例の説明を行う。本
実施例は、振動応答解析装置であって、ディジタル計算
機５と、ディジタル入力装置７３と、外部メモリ７６と
出力装置７５とからなり、ディジタル計算機５内には計
算条件入力ルーチン７０と振動応答計算ルーチン７１
と、計算結果処理ルーチン７２が搭載されている。また
振動解析等に使用する内部メモリ７７を有している。ま
た、アナログ信号である加振力等を入力するためのアナ
ログ入力装置７４があってもよい。

【０１２２】振動応答解析では構造物は、例えば、有限
要素法などによりモデル化されているが、その一部分は
境界点での変位・速度・加速度に対する反力を、実物モ
デル２を用い、数値モデルとの境界点をアクチュエータ
３により振動応答計算値をＤ／Ａ変換器６、制御回路４
を介し、振動応答解析の時間軸と同一の時間軸で加振
し、荷重測定装置７の測定値をＡ／Ｄ変換器８により入
力して評価する、仮想的な有限要素７８により評価す
る。これによれば、数値モデル化が困難な部分を含む構
造物全体の振動応答が精度よく評価できる。なお、この
仮想的有限要素７８は複数個あっても構わない。

【０１２３】尚、これまでの実施例の説明はアクチュエ
ータ３はアナログ信号で制御回路４で制御されているも
のとしているが、Ｄ／Ａ変換器６を介さずにディジタル
計算機５からのディジタル信号で、直接制御されるもの
であっても差し支えない。

【０１２４】また、変位・荷重などの測定は、測定装置
によりアナログ信号に変換されＡ／Ｄ変換器８を介して
ディジタル計算機５に入力されているが、直接ディジタ
ル信号でディジタル計算機５に入力されても差し支えな
い。

【０１２５】また、アクチュエータ３は一軸の物を用い
て実施例の説明をしたが、実物モデル２と数値モデル１
０の結合状態によって、２軸，３軸、さらには図２３に
示すような６自由度アクチュエータを使用することがで
きる。このアクチュエータでは６本の一軸アクチュエー
タ３ａ−３ｆがベアリング６０ａ−６０ｆによって連結
されている。

【０１２６】振動応答計算結果のアクチュエータによる
実現と、振動応答計算に必要な反力の計算はアクチュエ
ータ、各アクチュエータの変位制御と各アクチュエータ
に発生する反力測定による。ただし、それには、図２３
に示したような座標軸の変換が必要となる。

【０１２７】要するに、本発明の主旨を逸脱しない範囲
で様々な構成とすることができる。

【０１２８】

【発明の効果】本発明によれば実物モデルを用いて振動
試験が可能となり、また、その加振信号は数値計算結果
を数値計算での時間軸と振動試験の時間軸を一致させて
得られた反力を使った振動応答計算結果であるので、実
物モデルの振動特性を評価しており、経済的に精度の高
い振動試験が実施可能である。更に別の本発明によれ
ば、数値モデル化が困難な部分を含む構造物全体の振動
応答が精度よく評価することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による試験装置のブロック図
である。

【図２】振動応答評価対象構造物の説明図である。

【図３】従来の振動試験方法の説明図である。

【図４】別の従来の振動試験方法の説明図である。

【図５】従来のオンライン試験のタイムテーブルであ
る。

【図６】本発明の一実施例によるタイムテーブルであ
る。

【図７】本発明の一実施例によるアクチュエータの制御
の説明図である。

【図８】本発明の別の実施例によるアクチュエータの制
御の説明図である。

【図９】本発明の一実施例の振動試験装置の説明図であ
る。

【図１０】本発明の一実施例によるＣＰＵ利用のタイム
テーブルである。

【図１１】本発明の別の実施例によるＣＰＵ利用のタイ
ムテーブルである。

【図１２】本発明の別の実施例によるＣＰＵ利用のタイ
ムテーブルである。

【図１３】本発明の別の実施例によるＣＰＵ利用のタイ
ムテーブルである。

【図１４】本発明の一実施例のブロック線図である。

【図１５】本発明の一実施例の振動試験装置の説明図で
ある。

【図１６】本発明の別の実施例の振動試験装置の説明図
である。

【図１７】本発明の別の実施例の振動試験装置の説明図
である。

【図１８】本発明の別の実施例の振動試験装置の説明図
である。

【図１９】本発明の別の実施例の振動試験装置の説明図
である。

【図２０】本発明の一実施例の振動試験装置のブロック
線図である。

【図２１】本発明の別の実施例の振動試験装置のブロッ
ク線図である。

【図２２】本発明の別の実施例の振動応答解析装置のブ
ロック線図である。

【図２３】６自由度アクチュエータおよび荷重変換器の
説明図である。

【符号の説明】１…振動応答評価対象構造物、２…実物モデル、３…ア
クチュエータ、４…制御回路、５…ディジタル計算機、
６…ディジタル・アナログ変換器、７…荷重検出器、８
…アナログ・ディジタル変換器、９…変位検出器、１０
…実物モデル化された以外の部分の構造物（数値モデ
ル）、１１…実物モデルと数値モデルの境界点、１２…
基礎、１３…荷重計算アルゴリズム、１４…振動計算ア
ルゴリズム、１５…加振制御計算アルゴリズム、１６…
時間管理アルゴリズム、１７…振動台、２０…次ステッ
プの振動応答計算に要する時間、２１…アクチュエータ
の駆動に要する時間、２２…反力の測定に要する時間、
２３…アクチュエータ制御信号の算出に要する時間、３
０…ＣＰＵ内の作業、３１…メイルＣＰＵ−Ａ内の作
業、３２…メインＣＰＵ−Ｂ内の作業、３３…メモリに
対するアクセス、４０…メインＣＰＵＡ、４１…メイン
ＣＰＵＢ、４２…２つのＣＰＵによりアクセス可能なメ
モリ、４３…メモリ、４４…ＣＰＵ、４５…メインＣＰ
ＵＡのバスライン、４６…メインＣＰＵＢのバスライ
ン、５０…基本演算要素、４７…外部装置、４８…デー
タベース、４９…システムバス、５１…外部処理系、５
２…インターフェース回路、５３…入出力処理系、６０
…ベアリング、６１…振動センサ、６２…データ収録装
置、６３…データモニタ装置、７０…計算条件入力ルー
チン、７１…振動応答計算ルーチン、７２…計算結果処
理ルーチン、７３…ディジタル入力装置、７４…アナロ
グ入力装置、７５…出力装置、７６…外部メモリ、７７
…内部メモリ、７８…仮想的有限要素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−34438（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−13240（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01M 7/00 - 7/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の一部分を実物または模型を用いて
モデル化した実物モデルと、構造物の他の部分を数値モ
デル化した数値モデルとを用いて構造物を振動試験する
構造物の振動試験装置において、実物モデルの数値モデ
ルとの境界部分に取り付けられた一個若しくは複数個の
アクチュエータと、該アクチュエータの制御装置と、該
アクチュエータに実物モデルから加えられる反力を測定
する反力測定装置と、前記数値モデルの振動応答を計算
するディジタル計算機と、前記反力測定値をディジタル
計算機に入力する手段と、前記ディジタル計算機の振動
応答計算値を加振信号として前記アクチュエータの制御
装置へ出力する手段とを備え、前記ディジタル計算機に
はアクチュエータに加えられる反力の測定値が一定時間
刻みごとに入力され、該反力測定値と既知の外力値を用
いて数値モデルと実物モデルとの境界部における反力を
計測した時刻から前記一定時間経過後の振動応答を計算
し、前記アクチュエータの制御装置にこの振動応答計算
結果から算出される加振信号を与えることにより、前記
一定時間経過後にアクチュエータの応答を前記振動応答
計算値に一致させるものであることを特徴とする構造物
の振動試験装置。
【請求項２】構造物の一部分を実物または模型を用いて
モデル化した実物モデルと、構造物の他の部分を数値モ
デル化した数値モデルとを用いて構造物を振動試験する
構造物の振動試験装置において、実物モデルの数値モデ
ルとの境界部分に取り付けられた一個若しくは複数個の
アクチュエータと、該アクチュエータの制御装置と、該
アクチュエータに加えられる実物モデルからの反力を測
定する反力測定装置と、前記数値モデルの振動応答を計
算するディジタル計算機と、前記反力測定値をディジタ
ル計算機に入力する手段と、前記ディジタル計算機の振
動応答計算値を加振信号として前記アクチュエータの制
御装置へ出力する手段とを備え、前記ディジタル計算機
にはアクチュエータに加えられる反力の測定値が一定時
間刻みごとに入力され、該反力測定値と既知の外力値を
用いて数値モデルと実物モデルとの境界部における反力
を計測した時刻から前記一定時間経過後の振動応答を計
算し、前記アクチュエータの制御装置にこの振動応答計
算結果から算出される加振信号を与えるものであるとと
もに、数値モデルで計算される振動応答が生じる時刻と
その振動応答がアクチュエータで実物モデルの振動応答
として実現する時刻を一致させるものであることを特徴
とする構造物の振動試験装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記ディジタ
ル計算機は数値モデルの振動応答の算出と前記アクチュ
エータの制御装置に与える加振信号の算出を平行して行
い、かつ該アクチュエータ加振信号算出の時間刻みが振
動応答算出の時間刻みと同じか若しくは短いものである
ことを特徴とする構造物の振動試験装置。
【請求項４】請求項１または２において、前記ディジタ
ル計算機は少なくとも２つのＣＰＵを有し、少なくとも
一つのＣＰＵは数値モデルの振動応答の算出を行うもの
であり、異なる少なくとも一つのＣＰＵは並列してアク
チュエータの制御装置に与える加振信号の算出を行うも
のであり、かつアクチュエータ加振信号算出の時間刻み
は振動応答算出の時間刻みと同じか若しくは短いもので
あることを特徴とする構造物の振動試験装置。
【請求項５】請求項１または２において、前記ディジタ
ル計算機は一つのメモリにデータを入出力参照可能な少
なくとも２つのＣＰＵを有し、少なくとも一つのＣＰＵ
は数値モデルの振動応答の算出を行い結果を前記メモリ
に保存するものであり、異なる少なくとも一つのＣＰＵ
は並列してアクチュエータの制御装置に与える加振信号
を前記メモリ上の前記算出結果を参照して算出を行うも
のであり、かつアクチュエータ加振信号算出の時間刻み
は振動応答算出の時間刻みと同じか若しくは短いもので
あることを特徴とする構造物の振動試験装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記
アクチュエータで実現する振動応答は変位、速度及び加
速度のいずれか又はこれらの組合せであることを特徴と
する構造物の振動試験装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記
アクチュエータの変位測定装置と、前記測定装置による
測定値をディジタル計算機に入力する手段を有し、ディ
ジタル計算機はディジタル計算機の振動応答計算値を実
現すべき時刻のアクチュエータの変位測定値を入力し、
実際の変位の計算値に対する誤差を評価し、次の一定時
間後においてその誤差を補償するように加振信号をアク
チュエータの制御装置に与えるものであることを特徴と
する構造物の振動試験装置。
【請求項８】請求項６において、前記アクチュエータの
少なくとも一つは実物モデルが搭載された振動台である
ことを特徴とする構造物の振動試験装置。
【請求項９】請求項８において、前記振動台には少なく
とも一つの実物モデル加振用アクチュエータとその支持
架台とが搭載されていることを特徴とする構造物の振動
試験装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかにおいて、前
記ディジタル計算機は数値モデルの振動応答を計算する
機能を有し、一定時間ごとの数値モデルの任意の位置の
振動応答計算値のデータを保存するメモリと、そのメモ
リに前記データを保存する手段を有することを特徴とす
る構造物の振動試験装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記実物モデルに
設置されたセンサの計測値を入力する手段を有し、かつ
一定時間ごとの計測値および数値モデルの振動応答計算
値のデータを保存するメモリに前記計測値を保存する手
段を有することを特徴とする構造物の振動試験装置。
【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
前記ディジタル計算機は数値モデルの振動応答を計算
し、一定時間ごとのその任意の位置の計算値を、境界部
分の振動応答の計算値がアクチュエータの振動応答とし
て実現されるのと同時刻に出力する装置を有することを
特徴とする構造物の振動試験装置。
【請求項１３】請求項１２において、前記振動応答の出
力方法が電圧値であることを特徴とする構造物の振動試
験装置。
【請求項１４】構造物の一部分を実物または模型を用い
てモデル化し、他の部分は数値モデル化して構造物を振
動試験する方法において、実物モデルと数値モデルとの
境界部分において実物モデルからこの実物モデルを加振
するアクチュエータに加えられる反力を一定時間刻み毎
に測定し、この測定値を前記一定時間刻みごとにディジ
タル計算機に入力し、この入力された反力の測定値と既
知である外力値とを用いて反力計測時刻から前記一定時
間経過した後における振動応答を計算し、前記一定時間
経過後のアクチュエータの実際の振動応答が計算値に一
致するように、この振動応答計算結果から算出される加
振信号を前記一定時間刻みごとにアクチュエータの駆動
制御装置に入力することを特徴とする構造物の振動試験
方法。
【請求項１５】構造物の一部分を実物または模型を用い
てモデル化し、他の部分は数値モデル化して構造物を振
動試験する方法において、実物モデルと数値モデルとの
境界部分において実物モデルからこの実物モデルを加振
するアクチュエータに加えられる反力を一定時間刻み毎
に測定し、この測定値を前記一定時間刻みごとにディジ
タル計算機に入力し、この入力された反力の測定値と既
知である外力値とを用いて反力計測時刻から前記一定時
間経過した後における振動応答を計算し、この計算によ
り求められた振動応答が生じる時刻と実物モデルにおい
て前記計算された振動応答が生じる時刻とが一致するよ
うに前記振動応答計算結果から算出された加振信号をア
クチュエータの制御装置に入力することを特徴とする構
造物の振動試験方法。
【請求項１６】請求項１４または１５において、ディジ
タル計算機では数値モデルの振動応答の算出の時間刻み
を複数個に分割した時間刻みでアクチュエータの制御装
置に与える加振信号が算出され、該信号によりアクチュ
エータを制御することを特徴とする構造物の振動試験方
法。
【請求項１７】請求項１４乃至１６のいずれかにおい
て、前記アクチュエータで実現する振動応答は変位、速
度及び加速度のいずれか又はこれらの組合せであること
を特徴とする構造物の振動試験方法。。
【請求項１８】請求項１７において、前記アクチュエー
タは、少なくとも振動応答計算が終了した時刻（t _i '）
から、次のステップの反力測定値が入力される時刻（t
_i+1 ）の間を変位制御され、この変位制御に用いられる
制御関数は互いに独立な少なくとも４つの時間関数の和
であり、これにより制御開始点（t _i '）で変位と速度を
連続的に変化させるとともに制御終了点（t _i+1 ）で予め
定められた変位と速度になるよう制御されることを特徴
とする構造物の振動試験方法。
【請求項１９】請求項１７において、前記アクチュエー
タは、少なくとも振動応答計算が終了した時刻（t _i '）
から、次のステップの反力測定値が入力される時刻（t
_i+1 ）の間を変位制御され、この変位制御に用いられる
制御関数は少なくとも互いに独立な５つの時間関数の和
であり、これにより制御開始点（t _i '）で変位と速度と
加速度を連続的に変化させ、制御終了点（t _i+1 ）で予め
定められた変位と加速度になるよう制御されることを特
徴とする構造物の振動試験方法。
【請求項２０】請求項１７において、前記アクチュエー
タは、少なくとも振動応答計算が終了した時刻（t _i '）
から、次のステップの反力測定値が入力される時刻（t
_i+1 ）の間を変位制御され、この変位制御に用いられる
制御関数は少なくとも互いに独立な６つの時間関数の和
であり、これにより制御開始点（t _i '）で変位と速度と
加速度を連続的に変化させ、制御終了点（t _i+1 ）で予め
定められた変位と速度と加速度になるよう制御されるこ
とを特徴とする構造物の振動試験方法。。
【請求項２１】請求項１７において、前記アクチュエー
タは、少なくとも振動応答計算が終了した時刻（t _i '）
から、次のステップの反力測定値が入力される時刻（t
_i+1 ）の間を変位制御され、この変位制御に用いられる
制御関数は少なくとも時間の３次関数であり、これによ
り制御開始点（t _i '）で変位と速度を連続的に変化さ
せ、制御終了点（t _i+1 ）で予め定められた変位と速度に
なるよう制御されることを特徴とする構造物の振動試験
方法。
【請求項２２】請求項１７において、前記アクチュエー
タは、少なくとも振動応答計算が終了した時刻（t _i '）
から、次のステップの反力測定値が入力される時刻（t
_i+1 ）の間を変位制御され、この変位制御に用いられる
制御関数は少なくとも時間の４次関数であり、これによ
り制御開始点（t _i '）で変位と速度と加速度を連続的に
変化させ、制御終了点（t _i+1 ）で予め定められた変位と
加速度になるよう制御されることを特徴とする構造物の
振動試験方法。
【請求項２３】請求項１７において、前記アクチュエー
タは、少なくとも振動応答計算が終了した時刻（t _i '）
から、次のステップの反力測定値が入力される時刻（t
_i+1 ）の間を変位制御され、この変位制御に用いられる
制御関数は少なくとも時間の５次関数であり、これによ
り制御開始点（t _i '）で変位と速度と加速度を連続的に
変化させ、制御終了点（t _i+1 ）で予め定められた変位と
速度と加速度になるよう制御されることを特徴とする構
造物の振動試験方法。
【請求項２４】請求項１４ないし１７のいずれかにおい
て、ディジタル計算機の振動応答計算値を実現すべき時
刻（t _i ）のアクチュエータの変位測定値(d _i ')を前記デ
ィジタル計算機に入力し、測定した変位(d _i ')と計算値
（d _i ）とを比較し、一定時間経過後（t _i+1 ）にはその誤
差が補償されるように加振信号をアクチュエータの制御
装置に入力することを特徴とする構造物の振動試験方
法。
【請求項２５】請求項１７において、前記アクチュエー
タは、少なくとも振動応答計算が終了した時刻（t _i '）
から、次のステップの反力測定値が入力される時刻（t
_i+1 ）の間を変位制御され、この変位制御に用いられる
制御関数は時間の５次関数であり、これにより制御開始
点（t _i '）で変位と速度を連続的に変化させるとともに
制御終了点（t _i+1 ）で予め定められた変位と速度となる
ように制御され、ディジタル計算機が演算した前回の振
動応答計算値を実現すべき時刻（t _i ）のアクチュエータ
の変位測定値(d _i ')を前記ディジタル計算機に入力し、
測定した変位(d _i ')と計算値（d _i ）とを比較し、一定時
間経過後（t _i+1 ）にはその誤差が補償されるように加振
信号をアクチュエータの制御装置に入力することを特徴
とする構造物の振動試験方法。
【請求項２６】請求項１４乃至２５のいずれかにおい
て、前記ディジタル計算機は数値モデルの振動応答を計
算し、一定時間（Δt）ごとの数値モデルの予め設定し
た点の振動応答計算値をディジタル計算機のメモリに保
存することを特徴とする構造物の振動試験方法。
【請求項２７】請求項２６において、前記実物モデルに
備えられたセンサが計測した計測値をディジタル計算機
に入力し、かつ一定時間（Δt）ごとの計測値および数
値モデルの振動応答計算値をディジタル計算機のメモリ
に保存することを特徴とする構造物の振動試験方法。
【請求項２８】ディジタル計算機と、前記ディジタル計
算機へのデータ入出力装置とからなり、構造物を数値モ
デル化し一定時間刻みごとの振動応答時刻歴解析を行う
構造物の振動応答解析装置において、構造物の一部分は
実物モデルとし、数値モデルと実物モデルとの境界にお
ける振動応答が振動応答時刻歴解析値になるように、解
析に用いられている時間刻みと同一時間刻みで、実物モ
デルをアクチュエータで加振し、このアクチュエータに
加わる反力を測定した反力測定値により、ディジタル計
算機上で数値モデルと数値モデル化されていない部分と
の連成振動応答時刻歴解析を行い、構造物全体の振動応
答を求めることを特徴とする構造物の振動応答解析装
置。