JP3242260B2 - 構造物の振動試験装置、構造物の振動試験方法、並びに構造物 - Google Patents
構造物の振動試験装置、構造物の振動試験方法、並びに構造物Info
- Publication number
- JP3242260B2 JP3242260B2 JP09768594A JP9768594A JP3242260B2 JP 3242260 B2 JP3242260 B2 JP 3242260B2 JP 09768594 A JP09768594 A JP 09768594A JP 9768594 A JP9768594 A JP 9768594A JP 3242260 B2 JP3242260 B2 JP 3242260B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- time
- response
- reaction force
- vibrator
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物の振動試験方法
及びその装置に係わり、とくに構造物の一部分のみの振
動試験と他の部分の振動応答数値解析を実時間で組み合
わせて行う構造物の振動試験方法及びその装置並びに構
造物に関する。
及びその装置に係わり、とくに構造物の一部分のみの振
動試験と他の部分の振動応答数値解析を実時間で組み合
わせて行う構造物の振動試験方法及びその装置並びに構
造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の構造物の振動試験は、振動台に対
象構造物全体を搭載し加振するものであった。一方、対
象構造物が大型になると、振動台の積載限界を越えてし
まう場合が生じる。このような場合には、縮小モデル試
験や、部分モデル試験が採用される。しかし、非線形構
造物など相似則が成立しにくい構造物や、周辺構造物と
の振動の連成が大きな構造物においては、前記のような
縮小、もしくは部分モデルによる振動台試験は精度の悪
いものになる可能性があった。これを解決するために、
構造物の一部分のみの加振機による振動試験と、他の部
分の振動応答数値解析とを組み合わせて行う構造物の振
動試験方法が考えられている。この試験方法は、「準動
的試験」あるいは「仮動的試験」などと呼ばれており、
例えば、日本建築学会論文報告集第２２９号（昭和５０
年）７７頁から８３頁にそのシステムの一例が記載され
ている。また、特開昭61-34438号、特開昭61-132835
号、特開昭62-220831号各公報記載の技術もある。これ
らの試験装置では数値計算には中央差分法という手法が
用いられている。
象構造物全体を搭載し加振するものであった。一方、対
象構造物が大型になると、振動台の積載限界を越えてし
まう場合が生じる。このような場合には、縮小モデル試
験や、部分モデル試験が採用される。しかし、非線形構
造物など相似則が成立しにくい構造物や、周辺構造物と
の振動の連成が大きな構造物においては、前記のような
縮小、もしくは部分モデルによる振動台試験は精度の悪
いものになる可能性があった。これを解決するために、
構造物の一部分のみの加振機による振動試験と、他の部
分の振動応答数値解析とを組み合わせて行う構造物の振
動試験方法が考えられている。この試験方法は、「準動
的試験」あるいは「仮動的試験」などと呼ばれており、
例えば、日本建築学会論文報告集第２２９号（昭和５０
年）７７頁から８３頁にそのシステムの一例が記載され
ている。また、特開昭61-34438号、特開昭61-132835
号、特開昭62-220831号各公報記載の技術もある。これ
らの試験装置では数値計算には中央差分法という手法が
用いられている。
【０００３】以下に、中央差分法を使用した準動的試験
を説明する。今、図２に示したように、構造物１のう
ち、一部分２のみを実際の振動試験対象とし、これ以外
の部分３を振動応答数値解析の対象とする。この解析対
象部分３の運動方程式は、
を説明する。今、図２に示したように、構造物１のう
ち、一部分２のみを実際の振動試験対象とし、これ以外
の部分３を振動応答数値解析の対象とする。この解析対
象部分３の運動方程式は、
【数１】 と書ける。ただしＭは質量マトリクス、Ｃは減衰マトリ
クス、Ｋは剛性マトリクス、ｘは変位ベクトル、ｆは外
力ベクトル、ｑは反力ベクトルである。（数１）を数値
的に一定時間刻みΔｔごとに解くことを考える。ある時
刻ｔiにおいて（数１）が成り立っているので、添字 i
で時刻ｔiの値を表現すると、
クス、Ｋは剛性マトリクス、ｘは変位ベクトル、ｆは外
力ベクトル、ｑは反力ベクトルである。（数１）を数値
的に一定時間刻みΔｔごとに解くことを考える。ある時
刻ｔiにおいて（数１）が成り立っているので、添字 i
で時刻ｔiの値を表現すると、
【数２】 である。ここで時刻ｔi-1＝ｔi−Δｔと時刻ｔi+1＝ｔi
＋Δｔの間で加速度が一定という仮定をおく。そうする
と、
＋Δｔの間で加速度が一定という仮定をおく。そうする
と、
【数３】 が得られる。（数３）を（数２）に代入し、ｘi+1につ
いて解くと、
いて解くと、
【数４】 となる。これが中央差分法で、時刻ｔi-1と時刻ｔiにお
ける変位ベクトルｘi-1、ｘiと、時刻ｔiにおける外力
ベクトルｆi、反力ベクトルｑiの値から、時刻ｔi+1の
変位ベクトルｘi+1が求められる。
ける変位ベクトルｘi-1、ｘiと、時刻ｔiにおける外力
ベクトルｆi、反力ベクトルｑiの値から、時刻ｔi+1の
変位ベクトルｘi+1が求められる。
【０００４】次にこの中央差分法を用いた準動的試験を
説明する。図３はその試験の装置構成を示すもので、上
述の振動応答解析は計算機５によって行う。外力ベクト
ルは、例えば地震力であり、通常の全体構造物を加振す
る振動試験における入力にあたり、計算機内に予め保存
しておくか、別の装置から各時刻に計算機に入力して生
成する。また、反力ベクトルは、計算機５における時刻
ｔi-1の計算結果（ｔiにおける変位ベクトル）のうち、
試験対象構造物２の両端（ ２ａ、２ｂ）の相対変位
（試験対象構造物２が基礎４に固定されている場合は構
造物３との境界点２ａそのものの変位）の駆動信号を出
力し、その信号を加振機制御装置６に入力し、反力壁９
に固定された加振機７により試験対象構造物２に加え、
その変位に対する反力を加振機駆動部７ａに取り付けら
れたロードセルなどの反力測定手段８により測定し、計
算機に取り込む。こうして、時刻ｔiにおけるデータが
得られるので、時刻ｔi+1における変位ベクトルが（数
４）により計算できる。以上の方法により、一部分の振
動試験を、構造物全体の振動応答の影響を考えながら実
施でき、また、構造物全体の振動応答も評価することが
できる。
説明する。図３はその試験の装置構成を示すもので、上
述の振動応答解析は計算機５によって行う。外力ベクト
ルは、例えば地震力であり、通常の全体構造物を加振す
る振動試験における入力にあたり、計算機内に予め保存
しておくか、別の装置から各時刻に計算機に入力して生
成する。また、反力ベクトルは、計算機５における時刻
ｔi-1の計算結果（ｔiにおける変位ベクトル）のうち、
試験対象構造物２の両端（ ２ａ、２ｂ）の相対変位
（試験対象構造物２が基礎４に固定されている場合は構
造物３との境界点２ａそのものの変位）の駆動信号を出
力し、その信号を加振機制御装置６に入力し、反力壁９
に固定された加振機７により試験対象構造物２に加え、
その変位に対する反力を加振機駆動部７ａに取り付けら
れたロードセルなどの反力測定手段８により測定し、計
算機に取り込む。こうして、時刻ｔiにおけるデータが
得られるので、時刻ｔi+1における変位ベクトルが（数
４）により計算できる。以上の方法により、一部分の振
動試験を、構造物全体の振動応答の影響を考えながら実
施でき、また、構造物全体の振動応答も評価することが
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】準動的試験において
は、振動試験における時間軸が大きく引き延ばされてお
り、変位に関する反力のみが振動応答解析に用いられて
いる。しかし、試験対象構造物の反力の中に時間依存項
（速度に関する反力や、加速度に関する反力）が含まれ
ている場合には不十分であり、その場合には、実時間に
よる加振、すなわち、振動応答計算における時間軸と振
動試験による時間軸を一致させて加振することが必要と
なる。
は、振動試験における時間軸が大きく引き延ばされてお
り、変位に関する反力のみが振動応答解析に用いられて
いる。しかし、試験対象構造物の反力の中に時間依存項
（速度に関する反力や、加速度に関する反力）が含まれ
ている場合には不十分であり、その場合には、実時間に
よる加振、すなわち、振動応答計算における時間軸と振
動試験による時間軸を一致させて加振することが必要と
なる。
【０００６】そこで、特開平5-10846に記載されている
ような実時間による振動試験装置および方法が考えられ
ている。この実時間の加振は、振動応答解析を行う計算
機において、反力計測時間から一定時間後の振動応答を
計算し、その振動応答を実現するための加振機駆動信号
を前記一定時間後に加振機の制御装置に出力することで
可能となる。
ような実時間による振動試験装置および方法が考えられ
ている。この実時間の加振は、振動応答解析を行う計算
機において、反力計測時間から一定時間後の振動応答を
計算し、その振動応答を実現するための加振機駆動信号
を前記一定時間後に加振機の制御装置に出力することで
可能となる。
【０００７】しかし、振動試験装置に使用される加振機
は、例えば、油圧加振機などであり、駆動信号に対して
実際の変位応答にわずかな遅れが生じるのは避けられな
い。また、この応答遅れは一定ではなく、種々の要因
（振動数・振幅など）により変動するのが一般的であ
る。
は、例えば、油圧加振機などであり、駆動信号に対して
実際の変位応答にわずかな遅れが生じるのは避けられな
い。また、この応答遅れは一定ではなく、種々の要因
（振動数・振幅など）により変動するのが一般的であ
る。
【０００８】以下に、加振機の応答遅れの振動試験に対
する影響を述べる。今、振動試験対象構造物に加えるべ
き変位ｘが正弦波であるとする。すなわち、
する影響を述べる。今、振動試験対象構造物に加えるべ
き変位ｘが正弦波であるとする。すなわち、
【数５】 ただしＡは振幅、ωは円振動数である。加振機の応答遅
れδがあり、試験対象構造物がばね定数ｋの線形ばねで
あるとすると、計算機に入力される反力ｑは
れδがあり、試験対象構造物がばね定数ｋの線形ばねで
あるとすると、計算機に入力される反力ｑは
【数６】 とかける。一周期の振動でのこの要素に関するエネルギ
ーの変動ｑEは
ーの変動ｑEは
【数７】 となる。すなわち、遅れ時間δに比例するエネルギー増
加が発生する。このエネルギー変動を等価的な減衰係数
Ｃeqと表現すると、
加が発生する。このエネルギー変動を等価的な減衰係数
Ｃeqと表現すると、
【数８】 となる。この負の減衰が試験対象構造物の本来の減衰よ
り大きいと振動がしだいに大きくなり、発散が生じる。
また、発散が生じない場合でも減衰が本来の値と異なる
ため、振動応答を正確に求めることができない。上記し
た特開平５−１０８４６号の技術でも、この課題につい
ては対応していない。
り大きいと振動がしだいに大きくなり、発散が生じる。
また、発散が生じない場合でも減衰が本来の値と異なる
ため、振動応答を正確に求めることができない。上記し
た特開平５−１０８４６号の技術でも、この課題につい
ては対応していない。
【０００９】本発明の目的は、加振機に振幅・振動数な
どに依存する応答遅れがあっても、振動応答解析に発散
が生じず、かつ、精度よく試験を行える構造物の振動試
験方法およびその装置並びに構造物を提供することにあ
る。
どに依存する応答遅れがあっても、振動応答解析に発散
が生じず、かつ、精度よく試験を行える構造物の振動試
験方法およびその装置並びに構造物を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、構造物の
うち一部分を実物でモデル化し、他の部分は数値モデル
化し、実物モデル化した部分はその実物モデルから加振
機への反力を計測する反力計測手段を具備した一個また
は複数個の加振機で加振し、上記他の部分の数値モデル
は振動応答計算プログラムとして計算機に組み込んでお
き、該計算機に上記反力計測手段により計測された反力
の計測値と構造物に加わる外力値とを逐次入力して上記
振動応答計算プログラムにより上記反力計測時刻から一
定時間後の上記数値モデル化された部分の振動応答を計
算し、該計算値に基づいて加振機の加振信号を生成して
上記実物モデルを加振する、という動作を繰り返し実行
する構造物の振動試験方法において、加振機の加振によ
り実物モデルに加えられた変位の計測値と、加振機へ入
力された加振信号値とを比較して加振機の応答遅れ時間
を算出し、上記一定時間から上記算出した応答遅れ時間
を差し引いた時間が上記反力計測時刻より経過した時刻
に、上記一定時間後の振動応答に相当する加振信号を上
記加振機に加えるようにすることにより達成され、ま
た、加振機の加振により実物モデルに加えられた変位の
計測値と、上記振動応答計算値とを比較して加振機の応
答遅れ時間の修正値を算出し、上記一定時間から予め設
定された加振機応答遅れ時間を差し引いた時間が上記反
力計測時刻より経過した時刻に上記一定時間後の振動応
答に相当する加振信号を加振機に加えるとともに、上記
設定された加振機応答遅れ時間を上記修正値により修正
することにより達成され、また、上記加振信号は、上記
一定時間よりも小さい時間を周期として周期的に加振機
に加えるようにすることにより達成され、また、上記振
動応答計算手段を、デジタル計算機で構成することによ
り達成され、また、上記振動応答計算手段が搭載されて
いる計算機には、上記第２の部分の数値モデルを入力す
るための外部装置を接続することにより達成され、ま
た、上記加振機が複数個の場合、各加振機対応に上記加
振信号生成手段と加振機応答遅れ算出手段とを設けるこ
とにより達成される。
うち一部分を実物でモデル化し、他の部分は数値モデル
化し、実物モデル化した部分はその実物モデルから加振
機への反力を計測する反力計測手段を具備した一個また
は複数個の加振機で加振し、上記他の部分の数値モデル
は振動応答計算プログラムとして計算機に組み込んでお
き、該計算機に上記反力計測手段により計測された反力
の計測値と構造物に加わる外力値とを逐次入力して上記
振動応答計算プログラムにより上記反力計測時刻から一
定時間後の上記数値モデル化された部分の振動応答を計
算し、該計算値に基づいて加振機の加振信号を生成して
上記実物モデルを加振する、という動作を繰り返し実行
する構造物の振動試験方法において、加振機の加振によ
り実物モデルに加えられた変位の計測値と、加振機へ入
力された加振信号値とを比較して加振機の応答遅れ時間
を算出し、上記一定時間から上記算出した応答遅れ時間
を差し引いた時間が上記反力計測時刻より経過した時刻
に、上記一定時間後の振動応答に相当する加振信号を上
記加振機に加えるようにすることにより達成され、ま
た、加振機の加振により実物モデルに加えられた変位の
計測値と、上記振動応答計算値とを比較して加振機の応
答遅れ時間の修正値を算出し、上記一定時間から予め設
定された加振機応答遅れ時間を差し引いた時間が上記反
力計測時刻より経過した時刻に上記一定時間後の振動応
答に相当する加振信号を加振機に加えるとともに、上記
設定された加振機応答遅れ時間を上記修正値により修正
することにより達成され、また、上記加振信号は、上記
一定時間よりも小さい時間を周期として周期的に加振機
に加えるようにすることにより達成され、また、上記振
動応答計算手段を、デジタル計算機で構成することによ
り達成され、また、上記振動応答計算手段が搭載されて
いる計算機には、上記第２の部分の数値モデルを入力す
るための外部装置を接続することにより達成され、ま
た、上記加振機が複数個の場合、各加振機対応に上記加
振信号生成手段と加振機応答遅れ算出手段とを設けるこ
とにより達成される。
【００１１】
【作用】ある時刻に実現すべき振動応答に対する加振信
号が、加振機応答時間だけ先に出力されているので、加
振機により実際に構造物が加振される時刻と反力計測時
刻が一致し、応答遅れによる発振などの問題が生じるこ
とがなく、正確な振動試験が行える。また、加振機の応
答遅れ時間の修正値算出を、加振機により実物モデルに
加えられた上記変位の計測値と振動応答計算値から求め
ることにより、加振機応答遅れ時間を補償して正確な試
験が行える。また、少なくとも加振信号を出力する計算
機はデジタル計算機とし、加振信号出力の時間刻みを上
記一定時間よりも小さくすることで、実際に実現すべき
時間よりも先行して加振信号を出力する時刻の精度を向
上することができる。また、少なくとも振動応答計算プ
ログラムが登載されている計算機をデジタル計算機とす
ることにより、様々な数値モデルを計算機に入力して実
験を実施することが容易に可能となり、振動試験装置を
広範囲な構造物に適用可能となる。また、振動応答計算
プログラムが搭載されている計算機に、数値モデルを入
力するための外部装置を接続することにより、数値モデ
ルの計算機への入力が容易になるので、モデルの変更が
容易となり、振動試験装置を広範囲な構造物に適用可能
とすることが可能となる。また、加振機が複数個設置さ
れている場合、各々の加振機について加振信号生成手段
と加振機応答遅れ算出手段を設けることにより、複数個
の加振機に対する加振機応答遅れの算出、加振信号生成
の処理が並列に実施でき、これらの作業に必要な時間が
短縮できるため、複雑な構造物への適用が容易となる。
号が、加振機応答時間だけ先に出力されているので、加
振機により実際に構造物が加振される時刻と反力計測時
刻が一致し、応答遅れによる発振などの問題が生じるこ
とがなく、正確な振動試験が行える。また、加振機の応
答遅れ時間の修正値算出を、加振機により実物モデルに
加えられた上記変位の計測値と振動応答計算値から求め
ることにより、加振機応答遅れ時間を補償して正確な試
験が行える。また、少なくとも加振信号を出力する計算
機はデジタル計算機とし、加振信号出力の時間刻みを上
記一定時間よりも小さくすることで、実際に実現すべき
時間よりも先行して加振信号を出力する時刻の精度を向
上することができる。また、少なくとも振動応答計算プ
ログラムが登載されている計算機をデジタル計算機とす
ることにより、様々な数値モデルを計算機に入力して実
験を実施することが容易に可能となり、振動試験装置を
広範囲な構造物に適用可能となる。また、振動応答計算
プログラムが搭載されている計算機に、数値モデルを入
力するための外部装置を接続することにより、数値モデ
ルの計算機への入力が容易になるので、モデルの変更が
容易となり、振動試験装置を広範囲な構造物に適用可能
とすることが可能となる。また、加振機が複数個設置さ
れている場合、各々の加振機について加振信号生成手段
と加振機応答遅れ算出手段を設けることにより、複数個
の加振機に対する加振機応答遅れの算出、加振信号生成
の処理が並列に実施でき、これらの作業に必要な時間が
短縮できるため、複雑な構造物への適用が容易となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明
する。まず、本実施例の構成を述べる。構造物１のう
ち、試験対象構造物２は基礎４に固定されている。反力
壁９に固定され、制御装置６により制御される加振機７
は、その駆動部７ａを介して対象物２に変位を加えるこ
とができる。加振機の駆動部７ａには反力計測手段８が
設置されており、試験対象構造物２に変位が加えられた
場合の、試験対象構造物２から加振機７への反力が計測
できる。また、加振機７には加振による変位の計測手段
１０が設置されている。
する。まず、本実施例の構成を述べる。構造物１のう
ち、試験対象構造物２は基礎４に固定されている。反力
壁９に固定され、制御装置６により制御される加振機７
は、その駆動部７ａを介して対象物２に変位を加えるこ
とができる。加振機の駆動部７ａには反力計測手段８が
設置されており、試験対象構造物２に変位が加えられた
場合の、試験対象構造物２から加振機７への反力が計測
できる。また、加振機７には加振による変位の計測手段
１０が設置されている。
【００１３】計算機（または計算機群）５には、振動応
答計算ブロック１１、加振信号生成ブロック１２、応答
遅れ算出ブロック１３、加振信号外力データ入力ブロッ
ク１４が搭載されている。また、これらのブロックの作
業の実施時刻を管理する時間管理手段１５も搭載されて
いる。さらに、外力データ入力ブロック１４から振動応
答計算ブロック１１へ、振動応答計算ブロック２０から
加振信号生成ブロック１２へ、応答遅れ算出ブロック１
３から加振信号生成ブロック１２へ、加振信号生成ブロ
ック１２から応答遅れ算出ブロック１３へ、それぞれデ
ータの伝達手段１９〜２２が具備されている。
答計算ブロック１１、加振信号生成ブロック１２、応答
遅れ算出ブロック１３、加振信号外力データ入力ブロッ
ク１４が搭載されている。また、これらのブロックの作
業の実施時刻を管理する時間管理手段１５も搭載されて
いる。さらに、外力データ入力ブロック１４から振動応
答計算ブロック１１へ、振動応答計算ブロック２０から
加振信号生成ブロック１２へ、応答遅れ算出ブロック１
３から加振信号生成ブロック１２へ、加振信号生成ブロ
ック１２から応答遅れ算出ブロック１３へ、それぞれデ
ータの伝達手段１９〜２２が具備されている。
【００１４】これらのブロック１１〜１４は、一つの計
算機に全てが搭載されていてもよい。また、全て別々の
計算機に搭載されていてもよい。あるいは、いくつかの
ブロックはまとめて一つの計算機に搭載され、全体では
複数個の計算機により試験装置が構成されていてもよ
い。要するに、後述する機能が実施可能な構成であれ
ば、計算機あるいは計算機群がどのような構成であって
もかまわない。また、計算機はデジタル計算機であって
も、アナログ計算機であっても、あるいは両者を組み合
わせたハイブリッド計算機であってもかまわない。この
点についても同様に、後述する機能が実施可能であれば
計算機あるいは計算機群がどのような構成であってもか
まわない。また、データの伝達手段は、例えば、デジタ
ル計算機の場合はデータバスなどであり、アナログ計算
機の場合は電圧信号を伝えるケーブルであり、また、ブ
ロックへの入出力にはＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器が設
置される場合もある。要するに、計算機または計算機群
の構成に応じて適切な形で伝達手段も構成されればよ
い。
算機に全てが搭載されていてもよい。また、全て別々の
計算機に搭載されていてもよい。あるいは、いくつかの
ブロックはまとめて一つの計算機に搭載され、全体では
複数個の計算機により試験装置が構成されていてもよ
い。要するに、後述する機能が実施可能な構成であれ
ば、計算機あるいは計算機群がどのような構成であって
もかまわない。また、計算機はデジタル計算機であって
も、アナログ計算機であっても、あるいは両者を組み合
わせたハイブリッド計算機であってもかまわない。この
点についても同様に、後述する機能が実施可能であれば
計算機あるいは計算機群がどのような構成であってもか
まわない。また、データの伝達手段は、例えば、デジタ
ル計算機の場合はデータバスなどであり、アナログ計算
機の場合は電圧信号を伝えるケーブルであり、また、ブ
ロックへの入出力にはＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器が設
置される場合もある。要するに、計算機または計算機群
の構成に応じて適切な形で伝達手段も構成されればよ
い。
【００１５】反力計測装置８からは振動応答計算ブロッ
ク１１へ反力計測値を伝える伝達手段１６が設置されて
いる。また、変位計測手段１０から位相遅れ算出ブロッ
ク１２へ変位計測値を伝える伝達手段１８が設置されて
いる。また、加振信号生成ブロック１２から制御装置６
へは加振信号伝達手段１７が設置されている。これらの
伝達手段は、計算機または計算機群の構成と、計測手段
の種類などに応じて様々な形態となる。要するに後述す
る機能が実施できるような構成であればよい。
ク１１へ反力計測値を伝える伝達手段１６が設置されて
いる。また、変位計測手段１０から位相遅れ算出ブロッ
ク１２へ変位計測値を伝える伝達手段１８が設置されて
いる。また、加振信号生成ブロック１２から制御装置６
へは加振信号伝達手段１７が設置されている。これらの
伝達手段は、計算機または計算機群の構成と、計測手段
の種類などに応じて様々な形態となる。要するに後述す
る機能が実施できるような構成であればよい。
【００１６】次に、本実施例による振動実験の実施手順
について述べる。実際の振動試験を行う対象構造物２以
外の構造物は数値モデル化され、振動応答計算ブロック
１１に入力されている。また、構造物１に加わる地震等
の外力は、時間管理手段１５の管理のもとで、外力デー
タ入力ブロック１４から外力データ伝達手段１９を介し
て、次々と振動応答計算ブロック１１に入力される。
について述べる。実際の振動試験を行う対象構造物２以
外の構造物は数値モデル化され、振動応答計算ブロック
１１に入力されている。また、構造物１に加わる地震等
の外力は、時間管理手段１５の管理のもとで、外力デー
タ入力ブロック１４から外力データ伝達手段１９を介し
て、次々と振動応答計算ブロック１１に入力される。
【００１７】振動応答計算ブロック１１には、例えば従
来技術の項で述べた中央差分法などの手法がプログラム
されており、また、構造物１のうち試験対象構造物２を
除いた部分３の数値モデルが入力されており、一定時間
Δｔ後の振動応答が計算される。中央差分法の場合は、
振動応答は変位である。ただし、振動応答解析手法は中
央差分法に限定されるものではなく、さまざまな手法を
用いることができ、また、計算する振動応答も変位に限
定されず、速度、加速度などであってもよい。
来技術の項で述べた中央差分法などの手法がプログラム
されており、また、構造物１のうち試験対象構造物２を
除いた部分３の数値モデルが入力されており、一定時間
Δｔ後の振動応答が計算される。中央差分法の場合は、
振動応答は変位である。ただし、振動応答解析手法は中
央差分法に限定されるものではなく、さまざまな手法を
用いることができ、また、計算する振動応答も変位に限
定されず、速度、加速度などであってもよい。
【００１８】加振信号生成ブロック１２は、振動応答計
算ブロック１１の振動応答計算結果に基づいて加振信号
を生成する。例えば、図２に示した構造物１の実験を部
分構造物２の実物モデルの加振で行う場合には、構造物
３の数値モデルで得た点２ａの変位を加振機７で実物モ
デルに加える。この加振信号を生成する場合、後述する
ように応答遅れ算出ブロック１３により加振機の応答遅
れ時間δがわかっている。そこで、図４に示すように、
振動応答計算ブロック１１で計算した一定時間Δｔ後の
振動応答に対応する加振信号を、その時刻よりも遅れ時
間δ分だけ早く出力してやればよい。そうすると、図５
に示したように、実現したい時刻に実現したい変位が実
現できる。すなわち、反力計測時刻から、一定時間Δｔ
から加振機遅れ時間δを差し引いた時間後に、一定時間
Δｔ後の振動応答に対応する加振信号を出力する。
算ブロック１１の振動応答計算結果に基づいて加振信号
を生成する。例えば、図２に示した構造物１の実験を部
分構造物２の実物モデルの加振で行う場合には、構造物
３の数値モデルで得た点２ａの変位を加振機７で実物モ
デルに加える。この加振信号を生成する場合、後述する
ように応答遅れ算出ブロック１３により加振機の応答遅
れ時間δがわかっている。そこで、図４に示すように、
振動応答計算ブロック１１で計算した一定時間Δｔ後の
振動応答に対応する加振信号を、その時刻よりも遅れ時
間δ分だけ早く出力してやればよい。そうすると、図５
に示したように、実現したい時刻に実現したい変位が実
現できる。すなわち、反力計測時刻から、一定時間Δｔ
から加振機遅れ時間δを差し引いた時間後に、一定時間
Δｔ後の振動応答に対応する加振信号を出力する。
【００１９】応答遅れ算出ブロック１３へは、加振信号
生成ブロック１２から加振信号伝達手段２１を通して前
記加振信号値が入力される。また、加振機７による加振
変位の計測値が変位計測手段１０から変位計測値伝達手
段１８を通して応答遅れ算出ブロック１３へ入力され
る。応答遅れ算出ブロック１３では、前記加振信号値と
変位計測値とを比較して、加振機７の応答遅れを算出す
る。その算出方法は、例えば、次のようにして実施す
る。
生成ブロック１２から加振信号伝達手段２１を通して前
記加振信号値が入力される。また、加振機７による加振
変位の計測値が変位計測手段１０から変位計測値伝達手
段１８を通して応答遅れ算出ブロック１３へ入力され
る。応答遅れ算出ブロック１３では、前記加振信号値と
変位計測値とを比較して、加振機７の応答遅れを算出す
る。その算出方法は、例えば、次のようにして実施す
る。
【００２０】図６のように加振信号値ｘが振幅Ａ、円振
動数ｗの正弦波、変位計測値ｙが振幅Ａ、円振動数ｗの
正弦波で加振信号値ｘよりδだけおくれていたとする。
すなわち
動数ｗの正弦波、変位計測値ｙが振幅Ａ、円振動数ｗの
正弦波で加振信号値ｘよりδだけおくれていたとする。
すなわち
【数９】
【数１０】 この２つの信号をｘ−ｙ平面で描くと図７の楕円形状と
なり、その楕円内の面積Ｉはｘｄｙを一周期にわたって
積分して得られ、遅れ時間のために生じたエネルギーを
表す。
なり、その楕円内の面積Ｉはｘｄｙを一周期にわたって
積分して得られ、遅れ時間のために生じたエネルギーを
表す。
【数１１】 よって、これらの式により、積分Ｉ、振幅Ａ、円振動数
ｗを計測することで、遅れ時間δが求められる。また、
半周期ごとに同様の処理を実施してもかまわない。ある
いは、加振信号値ｘと変位計測値ｙの相互相関関数を求
めることにより算出することもできる。
ｗを計測することで、遅れ時間δが求められる。また、
半周期ごとに同様の処理を実施してもかまわない。ある
いは、加振信号値ｘと変位計測値ｙの相互相関関数を求
めることにより算出することもできる。
【００２１】上記の実施手順をフローチャートにまとめ
ると図８のようになる。反力計測手段８から反力を取り
込み（ステップ８０１）、外力データ入力ブロック１４
から外力データを受け取り（ステップ８０２）、これら
を用いて振動応答計算ブロック１１で振動応答を求める
（ステップ８０３）。次に応答遅れ算出ブロック１３に
より、変位と振動応答から加振機遅れ時間δを求め（ス
テップ８０４）、この加振機遅れ時間δと振動応答計算
値から加振信号生成ブロック１２により加振信号を生成
する（ステップ８０５）。こうして生成した加振信号を
加振機７に与えて試験対象を加振し、次の処理時点で反
力、外力データを再び取り込み（ステップ８０１、８０
２）、以下の処理を終了条件が満たされるまで繰り返
す。終了条件は経過時間、処理回数などに関してあらか
じめ定めておく。
ると図８のようになる。反力計測手段８から反力を取り
込み（ステップ８０１）、外力データ入力ブロック１４
から外力データを受け取り（ステップ８０２）、これら
を用いて振動応答計算ブロック１１で振動応答を求める
（ステップ８０３）。次に応答遅れ算出ブロック１３に
より、変位と振動応答から加振機遅れ時間δを求め（ス
テップ８０４）、この加振機遅れ時間δと振動応答計算
値から加振信号生成ブロック１２により加振信号を生成
する（ステップ８０５）。こうして生成した加振信号を
加振機７に与えて試験対象を加振し、次の処理時点で反
力、外力データを再び取り込み（ステップ８０１、８０
２）、以下の処理を終了条件が満たされるまで繰り返
す。終了条件は経過時間、処理回数などに関してあらか
じめ定めておく。
【００２２】なお、この実施例においては、振動応答計
算ブロック１１で計算する振動応答は一定時間Δｔ後の
値であるが、加振機の応答遅れはδであるので、Δｔ＞
δとなるように一定時間Δｔを定めることが望ましい。
なぜなら、この関係が成り立たない場合、加振機の遅れ
を完全に相殺することが不可能となるからである。通
常、加振機の応答遅れのおおよその値は事前に予測でき
るので、一定時間Δｔを定めることは容易である。
算ブロック１１で計算する振動応答は一定時間Δｔ後の
値であるが、加振機の応答遅れはδであるので、Δｔ＞
δとなるように一定時間Δｔを定めることが望ましい。
なぜなら、この関係が成り立たない場合、加振機の遅れ
を完全に相殺することが不可能となるからである。通
常、加振機の応答遅れのおおよその値は事前に予測でき
るので、一定時間Δｔを定めることは容易である。
【００２３】本実施例によれば、加振機の変位を振動応
答解析手段の時間軸と一致させることができるので、振
動応答計算において加振機応答遅れによるエネルギーの
増加を避けることができ、構造物の振動試験を安定かつ
正確に実施することができる。また、本実施例によれば
一周期または半周期ごとに加振機の応答遅れ時間を修正
し、遅れ時間分だけ早く加振信号を出力できるので、加
振機の応答遅れの変化に即時に対応できる精度の高い振
動試験が可能となる。
答解析手段の時間軸と一致させることができるので、振
動応答計算において加振機応答遅れによるエネルギーの
増加を避けることができ、構造物の振動試験を安定かつ
正確に実施することができる。また、本実施例によれば
一周期または半周期ごとに加振機の応答遅れ時間を修正
し、遅れ時間分だけ早く加振信号を出力できるので、加
振機の応答遅れの変化に即時に対応できる精度の高い振
動試験が可能となる。
【００２４】次に、別の実施例を図９を用いて説明す
る。本実施例は、図１の実施例の加振信号生成ブロック
１２から応答遅れ算出ブロック１３へのデータ伝達手段
２２に変えて、振動応答計算ブロック１１から応答遅れ
算出ブロック１３へのデータ伝達手段２３を設けたもの
である。本実施例では、応答遅れ算出ブロック１３は加
振機の応答遅れδそのものを算出するのではなく、現在
使用している応答遅れと実際の応答遅れの誤差βを算出
する。その算出方法は、（数９）〜（数１１）の加振信
号値の代わりに振動応答計算値を使用することと、結果
が加振機応答遅れの誤差βであることだけが異なってい
るだけである。加振信号生成ブロック１２には、予め加
振機の応答遅れ時間が設定されており、前記誤差βを修
正値として遅れ時間を修正する。
る。本実施例は、図１の実施例の加振信号生成ブロック
１２から応答遅れ算出ブロック１３へのデータ伝達手段
２２に変えて、振動応答計算ブロック１１から応答遅れ
算出ブロック１３へのデータ伝達手段２３を設けたもの
である。本実施例では、応答遅れ算出ブロック１３は加
振機の応答遅れδそのものを算出するのではなく、現在
使用している応答遅れと実際の応答遅れの誤差βを算出
する。その算出方法は、（数９）〜（数１１）の加振信
号値の代わりに振動応答計算値を使用することと、結果
が加振機応答遅れの誤差βであることだけが異なってい
るだけである。加振信号生成ブロック１２には、予め加
振機の応答遅れ時間が設定されており、前記誤差βを修
正値として遅れ時間を修正する。
【００２５】本実施例によっても、加振機の変位を振動
応答解析の時間軸と一致させることができるので、振動
応答計算において加振機応答遅れによるエネルギーの増
加を避けることができ、構造物の振動試験が安定かつ正
確に実施することができる。また、本実施例によっても
同様に、一周期または半周期ごとに加振機の応答遅れ時
間を修正し、遅れ時間分だけ早く加振信号を出力できる
ので、加振機の特性の変化に即時に対応でき精度の高い
振動試験が可能となる。
応答解析の時間軸と一致させることができるので、振動
応答計算において加振機応答遅れによるエネルギーの増
加を避けることができ、構造物の振動試験が安定かつ正
確に実施することができる。また、本実施例によっても
同様に、一周期または半周期ごとに加振機の応答遅れ時
間を修正し、遅れ時間分だけ早く加振信号を出力できる
ので、加振機の特性の変化に即時に対応でき精度の高い
振動試験が可能となる。
【００２６】本発明の別の実施例を図１０により説明す
る。これは図１の実施例において、の振動応答計算ブロ
ック１１を、計算機５とは別のデジタル計算機２４に搭
載したものである。本実施例によれば、数値モデル化さ
れる部分が非常に複雑なモデルであっても、質量マトリ
クスや剛性マトリクスなどをデジタル値の形で入力すれ
ばよいので、アナログ計算機に比べ入力が容易になる。
また、同じ試験装置を様々な構造物に適用することが可
能となる。また、本実施例は図９に示した実施例にも適
用できる。
る。これは図１の実施例において、の振動応答計算ブロ
ック１１を、計算機５とは別のデジタル計算機２４に搭
載したものである。本実施例によれば、数値モデル化さ
れる部分が非常に複雑なモデルであっても、質量マトリ
クスや剛性マトリクスなどをデジタル値の形で入力すれ
ばよいので、アナログ計算機に比べ入力が容易になる。
また、同じ試験装置を様々な構造物に適用することが可
能となる。また、本実施例は図９に示した実施例にも適
用できる。
【００２７】なお、図１０ではデジタル計算機２４が他
のブロックの搭載されている計算機から独立しているよ
うに示したが、他のブロックがデジタル計算機２４に搭
載されていてもかまわない。少なくとも、振動応答計算
ブロック１１がデジタル計算機に搭載されていれば、他
のブロックの構成は様々な形態をとることができる。
のブロックの搭載されている計算機から独立しているよ
うに示したが、他のブロックがデジタル計算機２４に搭
載されていてもかまわない。少なくとも、振動応答計算
ブロック１１がデジタル計算機に搭載されていれば、他
のブロックの構成は様々な形態をとることができる。
【００２８】別の実施例を図１１により説明する。本実
施例は図１０の実施例のデジタル計算機２４にデータ入
力のための外部装置２５を接続したものである。外部装
置２５は、例えば、キーボードやディスプレイである。
本実施例により、数値モデルの入力が容易となるので、
本試験装置が広範囲の構造物に適用することが可能とな
る。また、本実施例は図９に示した実施例にも適用でき
る。
施例は図１０の実施例のデジタル計算機２４にデータ入
力のための外部装置２５を接続したものである。外部装
置２５は、例えば、キーボードやディスプレイである。
本実施例により、数値モデルの入力が容易となるので、
本試験装置が広範囲の構造物に適用することが可能とな
る。また、本実施例は図９に示した実施例にも適用でき
る。
【００２９】別の実施例を図１２および図１３により説
明する。本実施例は図１２に示すように、図１の実施例
において加振信号算出ブロック１２が搭載されている計
算機をデジタル計算機２６とし、さらに、図１３に示す
ように加振信号の算出の時間刻みを振動応答計算ブロッ
クで計算される振動応答計算の反力計測時刻からの時間
よりも小さくしたものである。本実施例により、加振信
号作成において外挿、補間などの複雑な処理が容易にで
きるとともに、時間刻みを小さくしたことから、加振機
の応答遅れを相殺する精度が高くなり、高精度な実験が
可能となる。
明する。本実施例は図１２に示すように、図１の実施例
において加振信号算出ブロック１２が搭載されている計
算機をデジタル計算機２６とし、さらに、図１３に示す
ように加振信号の算出の時間刻みを振動応答計算ブロッ
クで計算される振動応答計算の反力計測時刻からの時間
よりも小さくしたものである。本実施例により、加振信
号作成において外挿、補間などの複雑な処理が容易にで
きるとともに、時間刻みを小さくしたことから、加振機
の応答遅れを相殺する精度が高くなり、高精度な実験が
可能となる。
【００３０】なお、図１２ではデジタル計算機２６が他
のブロックの搭載されている計算機から独立しているよ
うに示したが、他のブロックがデジタル計算機２６に搭
載されていてもかまわない。少なくとも、加振信号生成
ブロック１２がデジタル計算機に搭載されていれば、他
のブロックの構成は様々な形態をとることができる。
のブロックの搭載されている計算機から独立しているよ
うに示したが、他のブロックがデジタル計算機２６に搭
載されていてもかまわない。少なくとも、加振信号生成
ブロック１２がデジタル計算機に搭載されていれば、他
のブロックの構成は様々な形態をとることができる。
【００３１】以上の実施例では、試験対象構造物および
加振機が一組である場合を示したが、本発明はこれらが
複数組であっても適用できる。その際、応答遅れ算出ブ
ロック１３や加振信号生成ブロック１２はそれぞれの加
振機に対して必要である。加振機が複数個であった場合
の一実施例を図１４により説明する。今、基礎４、反力
壁９、加振機７などからなるブロックをまとめて加振台
と呼ぶことにすると、それぞれの加振台Ｋ１〜ＫＮに応
答遅れ計算ブロック１３と加振信号生成ブロック１２の
搭載された計算機２７を設けたものである。なお、図１
４では加振台Ｋ２から加振台Ｋ（Ｎ−１）までの図は省
略しており、また各加振台の各部や計算機２７などに
は、同じ符号を用いて表している。
加振機が一組である場合を示したが、本発明はこれらが
複数組であっても適用できる。その際、応答遅れ算出ブ
ロック１３や加振信号生成ブロック１２はそれぞれの加
振機に対して必要である。加振機が複数個であった場合
の一実施例を図１４により説明する。今、基礎４、反力
壁９、加振機７などからなるブロックをまとめて加振台
と呼ぶことにすると、それぞれの加振台Ｋ１〜ＫＮに応
答遅れ計算ブロック１３と加振信号生成ブロック１２の
搭載された計算機２７を設けたものである。なお、図１
４では加振台Ｋ２から加振台Ｋ（Ｎ−１）までの図は省
略しており、また各加振台の各部や計算機２７などに
は、同じ符号を用いて表している。
【００３２】本実施例の動作は図１５のフローチャート
に示されている。ステップ１５０１〜１５０３で振動応
答の計算が終わると、その結果は計算機２７の各々へ分
配され、各計算機２７内では、対応する加振台の加振機
応答遅れの算出（ステップ１５０４−ｊ）と加振信号の
生成（ステップ１５０５−ｊ）を並列に実行する。ただ
しｊは加振台の番号でｊ＝１〜Ｎである。このように、
それぞれの加振機応答遅れ算出とそれに基づいた加振信
号の生成がそれぞれの計算機について並列に実施できる
ため、計算処理時間が短縮でき、したがって、図１６に
示すように、加振機の応答遅れを補償できる範囲が広が
り、あるいは、振動応答計算で求める振動応答の反力計
測時刻からの時間を短くすることができ、計算精度を高
めることができる。なお、図１５でも加振台Ｋ２から加
振台Ｋ（Ｎ−１）までの図は省略してある。
に示されている。ステップ１５０１〜１５０３で振動応
答の計算が終わると、その結果は計算機２７の各々へ分
配され、各計算機２７内では、対応する加振台の加振機
応答遅れの算出（ステップ１５０４−ｊ）と加振信号の
生成（ステップ１５０５−ｊ）を並列に実行する。ただ
しｊは加振台の番号でｊ＝１〜Ｎである。このように、
それぞれの加振機応答遅れ算出とそれに基づいた加振信
号の生成がそれぞれの計算機について並列に実施できる
ため、計算処理時間が短縮でき、したがって、図１６に
示すように、加振機の応答遅れを補償できる範囲が広が
り、あるいは、振動応答計算で求める振動応答の反力計
測時刻からの時間を短くすることができ、計算精度を高
めることができる。なお、図１５でも加振台Ｋ２から加
振台Ｋ（Ｎ−１）までの図は省略してある。
【００３３】なお、上記実施例において、応答遅れ算出
ブロック１３と加振信号算出ブロック１２は別の計算機
に搭載されていてもよい。また、これらのブロックは一
つあるいは複数の並列計算機上の異なるＣＰＵに搭載さ
れていてもかまわない。要するに、上記のような各加振
機に対する処理が並列に実施できる構成であればよい。
ブロック１３と加振信号算出ブロック１２は別の計算機
に搭載されていてもよい。また、これらのブロックは一
つあるいは複数の並列計算機上の異なるＣＰＵに搭載さ
れていてもかまわない。要するに、上記のような各加振
機に対する処理が並列に実施できる構成であればよい。
【００３４】これまで述べてきた実施例の外力データ入
力ブロック１４の説明を以下に述べる。外力データ入力
ブロック１４の機能は、地震力などの外力データを振動
応答計算ブロック１１に逐次入力することである。この
ブロックの構成には様々な方法がある。例えば、振動応
答計算ブロック１１がデジタル計算機である場合は、そ
の計算プログラム内の配列に予め外力の時刻歴数値デー
タを入力しておき、逐次、読み出して計算に用いてもよ
い。
力ブロック１４の説明を以下に述べる。外力データ入力
ブロック１４の機能は、地震力などの外力データを振動
応答計算ブロック１１に逐次入力することである。この
ブロックの構成には様々な方法がある。例えば、振動応
答計算ブロック１１がデジタル計算機である場合は、そ
の計算プログラム内の配列に予め外力の時刻歴数値デー
タを入力しておき、逐次、読み出して計算に用いてもよ
い。
【００３５】また、図１７に示すように、外力データ入
力ブロック１４の搭載される計算機をデジタル計算機２
８とし、その計算機内に外力データを記憶させる内部記
憶装置２９を設け、時間管理手段１５に管理されながら
逐次データを読み込み、振動応答計算ブロック１１に対
応した形に変換して出力する方法がある。出力の形態
は、外力データ入力ブロック１４と振動応答計算ブロッ
ク１１の搭載されている計算機の構成により、Ｄ／Ａ変
換機によるアナログ信号であったり、データバスを介し
て転送されるデジタル信号であったりする。また、図１
８に示すように、この計算機２８にディスプレイやキー
ボードなどの外部装置３０を設け、データの入力を簡便
にすれば、様々な入力データに対して試験を行うことが
容易となる。
力ブロック１４の搭載される計算機をデジタル計算機２
８とし、その計算機内に外力データを記憶させる内部記
憶装置２９を設け、時間管理手段１５に管理されながら
逐次データを読み込み、振動応答計算ブロック１１に対
応した形に変換して出力する方法がある。出力の形態
は、外力データ入力ブロック１４と振動応答計算ブロッ
ク１１の搭載されている計算機の構成により、Ｄ／Ａ変
換機によるアナログ信号であったり、データバスを介し
て転送されるデジタル信号であったりする。また、図１
８に示すように、この計算機２８にディスプレイやキー
ボードなどの外部装置３０を設け、データの入力を簡便
にすれば、様々な入力データに対して試験を行うことが
容易となる。
【００３６】また、図１９に示すように、外力データ
を、例えば試験の実施と同時に計測されたデータや、ア
ナログ信号として計測されたデータとし、この信号を振
動応答計算ブロック１１へ入力することが考えられる。
この際、振動応答計算ブロック１１が搭載されている計
算機がデジタル計算機の場合は、時間管理手段１５に管
理されながら、逐次、Ａ／Ｄ変換機３１によりデジタル
値に変換する。
を、例えば試験の実施と同時に計測されたデータや、ア
ナログ信号として計測されたデータとし、この信号を振
動応答計算ブロック１１へ入力することが考えられる。
この際、振動応答計算ブロック１１が搭載されている計
算機がデジタル計算機の場合は、時間管理手段１５に管
理されながら、逐次、Ａ／Ｄ変換機３１によりデジタル
値に変換する。
【００３７】なお、以上の実施例では、加振機による加
振は一方向の並進であったが、試験対象構造物および数
値モデル化に応じて、回転であっても、また、複数の方
向を持つ加振であっても、また、並進と回転の組み合わ
せであってもよい。
振は一方向の並進であったが、試験対象構造物および数
値モデル化に応じて、回転であっても、また、複数の方
向を持つ加振であっても、また、並進と回転の組み合わ
せであってもよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、加振機の応答遅れによ
る振動応答解析の発散が生じなくなり、構造物の一部分
のみの振動試験と他の部分の振動応答数値解析を実時間
で組み合わせて行う構造物の振動試験を安定かつ精度よ
く行える効果がある。
る振動応答解析の発散が生じなくなり、構造物の一部分
のみの振動試験と他の部分の振動応答数値解析を実時間
で組み合わせて行う構造物の振動試験を安定かつ精度よ
く行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の一実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】振動試験の対象構造物の例を示す図である。
【図３】構造物の一部分のみの振動試験と他の部分の振
動応答数値解析とを組み合わせて行う構造物の振動試験
の概略系統図である。
動応答数値解析とを組み合わせて行う構造物の振動試験
の概略系統図である。
【図４】加振機応答遅れ算出方法の説明図である。
【図５】加振機応答遅れ算出方法の説明図である。
【図６】加振機応答遅れ算出方法の説明図である。
【図７】加振機応答遅れ算出方法の説明図である。
【図８】図１の実施例の動作フローチャートである。
【図９】本発明の装置の別の実施例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の装置の別の実施例を示すブロック図
である。
である。
【図１１】本発明の装置の別の実施例を示すブロック図
である。
である。
【図１２】本発明の装置の別の実施例を示すブロック図
である。
である。
【図１３】図１２の実施例における加振信号生成方法の
説明図である。
説明図である。
【図１４】本発明の装置の別の実施例を示すブロック図
である。
である。
【図１５】図１４の実施例の動作フローチャートであ
る。
る。
【図１６】図１４の実施例の効果説明図である。
【図１７】外力データ入力ブロックの一実施例を示す図
である。
である。
【図１８】外力データ入力ブロックの一実施例を示す図
である。
である。
【図１９】外力データ入力ブロックの一実施例を示す図
である。
である。
１ 構造物 ２ 試験対象構造物 ３ シミュレーション対象構造物 ４ 基礎 ５ 計算機または計算機群 ６ 加振機の制御装置 ７ 加振機 ８ 反力計測手段 ９ 反力壁 １０ 変位計測手段 １１ 振動応答計算ブロック １２ 加振信号生成ブロック １３ 加振機応答遅れ算出ブロック １４ 外力データ入力ブロック １５ 時間管理手段 ２４ 振動応答計算ブロックを搭載したデジタル計算機 ２５ 外部装置 ２６ 加振信号生成ブロックを搭載したデジタル計算機 ２７ 応答遅れ算出ブロックと加振信号生成ブロックを
搭載したデジタル計算機 ２８ 外力データ入力装置の搭載されるデジタル計算機 ２９ 内部記憶装置 ３０ 外部装置 ３１ Ａ／Ｄ変換器
搭載したデジタル計算機 ２８ 外力データ入力装置の搭載されるデジタル計算機 ２９ 内部記憶装置 ３０ 外部装置 ３１ Ａ／Ｄ変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 7/02
Claims (10)
- 【請求項１】 試験対象構造物を第１の部分と第２の部
分に分け、 上記第１の部分を加振する一個または複数個の加振機
と、 該加振機の制御装置と、 上記加振機に取り付けられた上記第１の部分から加振機
に加わる反力を計測するための反力計測手段と、 上記加振機によって上記第１の部分に加えられる変位を
計測するための変位計測手段と、 振動発生のための外力データを取り込む外力データ入力
手段と、 上記第２の部分の振動をシミュレートするための数値モ
デルを用い、上記反力計測手段の計測値と上記外力デー
タ入力手段からの外力データを入力として、上記反力計
測値が計測された時刻から予め定められた一定時間後の
上記第２の部分の振動応答を算出する振動応答計算手段
と、 上記第２の部分の振動応答計算値を入力として上記加振
機を駆動する加振信号を生成するための加振信号生成手
段と、 上記変位計測手段の計測値と上記加振信号生成手段で生
成された加振信号値とを入力として上記加振機の応答遅
れ時間を算出する応答遅れ算出手段と、 上記反力計測値が計測された時刻より、上記一定時間か
ら上記加振機の上記応答遅れ時間を差し引いた時間が経
過したときに、上記一定時間後の応答計算値に対応する
加振信号が生成され出力されるように制御する時間管理
手段とを備えたことを特徴とする構造物の振動試験装
置。 - 【請求項２】 試験対象構造物を第１の部分と第２の部
分に分け、 上記第１の部分を加振する一個または複数個の加振機
と、該加振機の制御装置と、 上記加振機に取り付けられた上記第１の部分から加振機
に加わる反力を計測するための反力計測手段と、 上記加振機によって上記第１の部分に加えられる変位を
計測するための変位計測手段と、 振動発生のための外力データを取り込む外力データ入力
手段と、 上記第２の部分の振動をシミュレートするための数値モ
デルを用い、上記反力計測手段の計測値と上記外力デー
タ入力手段からの外力データを入力として、上記反力計
測値が計測された時刻から予め定められた一定時間後の
上記第２の部分の振動応答を算出する振動応答計算手段
と、 上記第２の部分の振動応答計算値を入力として上記加振
機を駆動する加振信号を生成するための加振信号生成手
段と、 上記変位計測手段の計測値と上記振動応答計算手段によ
る振動応答計算値とを入力として応答遅れ時間の修正値
を算出し、上記加振信号生成手段にセットされている応
答遅れ時間を修正する応答遅れ算出手段と、 上記反力計測値が計測された時刻より、上記一定時間か
ら上記応答遅れ算出手段により算出された応答遅れ時間
を差し引いた時間が経過したときに、上記一定時間後の
応答計算値に対応する加振信号が生成され出力されるよ
うに制御する時間管理手段とを備えたことを特徴とする
構造物の振動試験装置。 - 【請求項３】 前記振動応答計算手段は、デジタル計算
機で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記
載の構造物の振動試験装置。 - 【請求項４】 前記振動応答計算手段が搭載されている
計算機には、前記第２の部分の数値モデルを入力するた
めの外部装置が接続されていることを特徴とする請求項
３に記載の構造物の振動試験装置。 - 【請求項５】 前記加振機が複数個の場合、各加振機対
応に前記加振信号生成手段と加振機応答遅れ算出手段と
を設けたことを特徴とする請求項１ないし４の内の１つ
に記載の構造物の振動試験装置。 - 【請求項６】 構造物のうち一部分を実物でモデル化
し、他の部分は数値モデル化し、 実物モデル化した部分はその実物モデルから加振機への
反力を計測する反力計測手段を具備した一個または複数
個の加振機で加振し、 上記他の部分の数値モデルは振動応答計算プログラムと
して計算機に組み込んでおき、 該計算機に上記反力計測手段により計測された反力の計
測値と構造物に加わる外力値とを逐次入力して上記振動
応答計算プログラムにより上記反力計測時刻から一定時
間後の上記数値モデル化された部分の振動応答を計算
し、 該計算値に基づいて加振機の加振信号を生成して上記実
物モデルを加振する、という動作を繰り返し実行する構
造物の振動試験方法において、 加振機の加振により実物モデルに加えられた変位の計測
値と、加振機へ入力された加振信号値とを比較して加振
機の応答遅れ時間を算出し、 上記一定時間から上記算出した応答遅れ時間を差し引い
た時間が上記反力計測時刻より経過した時刻に、上記一
定時間後の振動応答に相当する加振信号を上記加振機に
加えるようにしたことを特徴とする構造物の振動試験方
法。 - 【請求項７】 構造物のうち一部分を実物でモデル化
し、他の部分は数値モデル化し、 実物モデル化した部分はその実物モデルから加振機への
反力を計測する反力計測手段を具備した一個または複数
個の加振機で加振し、 上記他の部分の数値モデルは振動応答計算プログラムと
して計算機に組み込んでおき、 該計算機に上記反力計測手段により計測された反力の計
測値と構造物に加わる外力値とを逐次入力して上記振動
応答計算プログラムにより上記反力計測時刻から一定時
間後の上記数値モデル化された部分の振動応答を計算
し、 該計算値に基づいて加振機の加振信号を生成して上記実
物モデルを加振する、という動作を繰り返し実行する構
造物の振動試験方法において、 加振機の加振により実物モデルに加えられた変位の計測
値と、上記振動応答計算値とを比較して加振機の応答遅
れ時間の修正値を算出し、 上記一定時間から予め設定された加振機応答遅れ時間を
差し引いた時間が上記反力計測時刻より経過した時刻に
上記一定時間後の振動応答に相当する加振信号を加振機
に加えるとともに、上記設定された加振機応答遅れ時間
を上記修正値により修正することを特徴とする構造物の
振動試験方法。 - 【請求項８】 前記加振信号は、前記一定時間よりも小
さい時間を周期として周期的に加振機に加えるようにし
たことを特徴とする請求項６または７に記載の構造物の
振動試験方法。 - 【請求項９】 請求項１〜５のいずれかの振動試験装置
を付属装置として持ち、この試験装置で振動試験が行わ
れる構造物。 - 【請求項１０】 請求項６〜８のいずれかの振動試験方
法で振動試験される構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09768594A JP3242260B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 構造物の振動試験装置、構造物の振動試験方法、並びに構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09768594A JP3242260B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 構造物の振動試験装置、構造物の振動試験方法、並びに構造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07306115A JPH07306115A (ja) | 1995-11-21 |
| JP3242260B2 true JP3242260B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=14198834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09768594A Expired - Lifetime JP3242260B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 構造物の振動試験装置、構造物の振動試験方法、並びに構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3242260B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3283532B2 (ja) * | 1997-03-17 | 2002-05-20 | 株式会社日立製作所 | 加振装置およびそれを用いた構造物の振動試験装置 |
| US6575037B2 (en) | 1999-12-02 | 2003-06-10 | Hitachi, Ltd. | Multiple degree of freedom vibration exciting apparatus and system |
| JP2008102127A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-05-01 | Nagoya Institute Of Technology | 振動試験装置 |
| CN102759437B (zh) * | 2011-04-28 | 2015-06-10 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种振动试验夹具及其安装方法 |
| CN103983412B (zh) * | 2014-05-30 | 2017-06-06 | 北京航空航天大学 | 用于振动有限元模型修正航空电子设备工作模态测量方法 |
| CN105223004A (zh) * | 2014-07-02 | 2016-01-06 | 西安航空动力股份有限公司 | 放气活门随动杆分级加载疲劳强度对比试验方法 |
| CN104406757B (zh) * | 2014-11-17 | 2016-10-05 | 东南大学 | 适用于中小桥梁快速安全诊断的一体化装置 |
| CN104999390B (zh) * | 2015-07-15 | 2017-03-01 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种分体式振动试验夹具 |
-
1994
- 1994-05-11 JP JP09768594A patent/JP3242260B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07306115A (ja) | 1995-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3644292B2 (ja) | 構造物の加振試験装置及び加振試験方法 | |
| JP2768058B2 (ja) | 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 | |
| JP4158367B2 (ja) | 振動試験装置ならびに振動応答評価方法 | |
| Cotoni et al. | Numerical and experimental validation of a hybrid finite element-statistical energy analysis method | |
| Rixen et al. | An impulse based substructuring approach for impact analysis and load case simulations | |
| Kalaycıoğlu et al. | Nonlinear structural modification and nonlinear coupling | |
| JP3882014B2 (ja) | 構造物の振動試験装置およびその振動試験方法 | |
| JP3242260B2 (ja) | 構造物の振動試験装置、構造物の振動試験方法、並びに構造物 | |
| JP3618235B2 (ja) | 振動試験装置 | |
| JP3114358B2 (ja) | 構造物の振動試験装置及び方法 | |
| Schumann et al. | Transmission simulator based MIMO response reconstruction | |
| JP6297362B2 (ja) | 振動試験装置 | |
| JP3395777B2 (ja) | 構造物の振動試験装置及びそれに用いるデジタル計算機ならびに振動試験方法 | |
| JP3495594B2 (ja) | ツイン振動台制御装置 | |
| JP3074358B2 (ja) | 構造物の振動試験装置及び振動試験方法並びに振動応答解析方法 | |
| Botelho et al. | Mathematical framework for real-time hybrid substructuring of marine structural systems | |
| JP3395504B2 (ja) | 構造物の振動試験装置及びそれに用いるデジタル計算機ならびに振動試験方法 | |
| JP3240757B2 (ja) | 構造物の振動試験装置及び方法 | |
| JPH10339685A (ja) | 振動試験装置 | |
| JPH10123008A (ja) | 構造物の振動試験装置及び試験方法 | |
| Sumali | A new adaptive array of vibration sensors | |
| Lopp et al. | A Method for Canceling Force Transducer Mass and Inertia Effects | |
| Zanarini et al. | Full Field Frequency Response Functions: a bridge towards NVH applications | |
| Banks et al. | Utilization of coupling effects in compensator design for structural acoustic systems | |
| Beregi et al. | Real-time hybrid testing using iterative control for periodic oscillations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071019 Year of fee payment: 6 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071019 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071019 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081019 Year of fee payment: 7 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081019 Year of fee payment: 7 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081019 Year of fee payment: 7 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081019 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081019 Year of fee payment: 7 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081019 Year of fee payment: 7 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081019 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091019 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091019 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131019 Year of fee payment: 12 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |