JP3425365B2 - 構造物の試験装置及び試験方法 - Google Patents
構造物の試験装置及び試験方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
- G01M7/022—Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
- G01M7/06—Multidirectional test stands
-
- G01V1/01—
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の試験装置
及び試験方法に係り、特に耐震試験に好適な構造物の試
験装置及び試験方法に関する。
及び試験方法に係り、特に耐震試験に好適な構造物の試
験装置及び試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】構造物の耐震性を評価するためには、構
造物の線形的な変形のみならず、非線形的な変形や破壊
現象を評価することも必要になっている。そのため、電
子計算機を用いた構造物の挙動のシミュレーションと、
実際に試験体を振動台及び加振機を用いて加振する加振
試験とを組み合わせて試験する方法が実用に供されてい
る。この試験方法は、実構造物に近い大きさの供試体を
用いて試験できることが利点であるが、振動台上に加振
機と試験体の双方を設置しているので、振動台の大きさ
に比べて小形の試験体で試験するのが実状である。そし
て、従来は構造物の試験の際には、試験体と試験体を加
振する加振機と加振機の反力壁すべてを振動台の上に設
置している。この例が、特開平７−５５６３０号公報に
記載されている。
造物の線形的な変形のみならず、非線形的な変形や破壊
現象を評価することも必要になっている。そのため、電
子計算機を用いた構造物の挙動のシミュレーションと、
実際に試験体を振動台及び加振機を用いて加振する加振
試験とを組み合わせて試験する方法が実用に供されてい
る。この試験方法は、実構造物に近い大きさの供試体を
用いて試験できることが利点であるが、振動台上に加振
機と試験体の双方を設置しているので、振動台の大きさ
に比べて小形の試験体で試験するのが実状である。そし
て、従来は構造物の試験の際には、試験体と試験体を加
振する加振機と加振機の反力壁すべてを振動台の上に設
置している。この例が、特開平７−５５６３０号公報に
記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、計算
機を用いたシミュレーション試験と実際の試験体を振動
台及び加振機を用いて試験する加振試験とを組み合わせ
た試験では、実構造物に近い大きさの試験体で試験でき
ることが利点となっている。しかしながら、上記公知例
に記載の供試体からの反力を計測するために振動台上に
加振機の反力壁を設ける方法では、この反力壁に振動台
の一部が使用され、振動台の一部しか供試体用に利用で
きないので、振動台の有効活用の面で不十分であった。
特に、大きな構造物を試験できるという利点が、反力壁
に邪魔されて不可能であるということは、高価な振動台
設備を準備する側からも、改善が要望されている。
機を用いたシミュレーション試験と実際の試験体を振動
台及び加振機を用いて試験する加振試験とを組み合わせ
た試験では、実構造物に近い大きさの試験体で試験でき
ることが利点となっている。しかしながら、上記公知例
に記載の供試体からの反力を計測するために振動台上に
加振機の反力壁を設ける方法では、この反力壁に振動台
の一部が使用され、振動台の一部しか供試体用に利用で
きないので、振動台の有効活用の面で不十分であった。
特に、大きな構造物を試験できるという利点が、反力壁
に邪魔されて不可能であるということは、高価な振動台
設備を準備する側からも、改善が要望されている。
【０００４】本発明は、上記従来技術の不具合を解消す
るためになされたものであり、その目的は、振動台の大
きさを十分に活かし、実物に近い大きさの試験体に対し
て実験を実施できる試験装置および試験方法を提供する
ことにある。また、振動台の全面を有効に活用できる構
造物の試験装置及び試験方法を提供することにある。さ
らに、振動台装置に大きな改変を加えることなく、簡単
な構成で上記の目的を達成できるようにすることも目的
とする。
るためになされたものであり、その目的は、振動台の大
きさを十分に活かし、実物に近い大きさの試験体に対し
て実験を実施できる試験装置および試験方法を提供する
ことにある。また、振動台の全面を有効に活用できる構
造物の試験装置及び試験方法を提供することにある。さ
らに、振動台装置に大きな改変を加えることなく、簡単
な構成で上記の目的を達成できるようにすることも目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の特徴は、部分構造物とこの部分構造物
に仮想的に接続される数値モデルとからなる構造物を試
験する構造物の試験装置において、部分構造物が載置さ
れる振動台と、この部分構造物を加振する加振機と部分
構造物を加振したときに部分構造物から受ける反力を計
測する反力計測手段とを有する加振・計測手段と、この
反力計測手段の計測値に基づき数値モデルの運動を演算
し、この演算結果に基づき前記加振機の加振信号を発生
するデジタル計算機とを備え、前記振動台と前記加振・
計測手段とを同一の基礎上に取付けたものである。
の本発明の第１の特徴は、部分構造物とこの部分構造物
に仮想的に接続される数値モデルとからなる構造物を試
験する構造物の試験装置において、部分構造物が載置さ
れる振動台と、この部分構造物を加振する加振機と部分
構造物を加振したときに部分構造物から受ける反力を計
測する反力計測手段とを有する加振・計測手段と、この
反力計測手段の計測値に基づき数値モデルの運動を演算
し、この演算結果に基づき前記加振機の加振信号を発生
するデジタル計算機とを備え、前記振動台と前記加振・
計測手段とを同一の基礎上に取付けたものである。
【０００６】上記目的を達成するための本発明の第２の
特徴は、基礎に第１の加振機を介して取付けられた振動
台と、前記振動台が取付けられる基礎に固定された少な
くとも１台の第２の加振機を有する加振・計測手段と、
前記加振・計測手段に接続される試験対象構造物から発
生する反力を計測する反力計測装置と、試験対象構造物
と仮想的に接続される数値モデルが記憶されるデジタル
計算機と、前記加振・計測手段を制御する制御装置と、
前記振動台の運動を計測する振動台運動計測装置とを備
え、前記振動台運動計測装置と前記反力計測装置の出力
に基づいて前記デジタル計算機が前記制御装置に制御指
令を出力するものである。
特徴は、基礎に第１の加振機を介して取付けられた振動
台と、前記振動台が取付けられる基礎に固定された少な
くとも１台の第２の加振機を有する加振・計測手段と、
前記加振・計測手段に接続される試験対象構造物から発
生する反力を計測する反力計測装置と、試験対象構造物
と仮想的に接続される数値モデルが記憶されるデジタル
計算機と、前記加振・計測手段を制御する制御装置と、
前記振動台の運動を計測する振動台運動計測装置とを備
え、前記振動台運動計測装置と前記反力計測装置の出力
に基づいて前記デジタル計算機が前記制御装置に制御指
令を出力するものである。
【０００７】上記目的を達成するための第３の特徴は、
基礎に第１の加振機を介して取付けられた振動台と、前
記振動台が取付けられる基礎に固定された少なくとも１
台の第２の加振機を有する加振・計測手段と、前記加振
・計測手段に接続される試験対象構造物から発生する反
力を計測する反力計測装置と、試験対象構造物と仮想的
に接続される数値モデルが記憶されるデジタル計算機
と、前記加振・計測手段を制御する制御装置と、前記振
動台の運動を計測する振動台運動計測装置とを備え、前
記デジタル計算機は前記反力計測装置の出力と数値モデ
ルとに基づいて試験対象構造物の運動を演算し、この演
算結果と前記振動台運動計測装置の出力を加算する加算
器を設け、この加算結果を前記制御装置に出力するもの
である。
基礎に第１の加振機を介して取付けられた振動台と、前
記振動台が取付けられる基礎に固定された少なくとも１
台の第２の加振機を有する加振・計測手段と、前記加振
・計測手段に接続される試験対象構造物から発生する反
力を計測する反力計測装置と、試験対象構造物と仮想的
に接続される数値モデルが記憶されるデジタル計算機
と、前記加振・計測手段を制御する制御装置と、前記振
動台の運動を計測する振動台運動計測装置とを備え、前
記デジタル計算機は前記反力計測装置の出力と数値モデ
ルとに基づいて試験対象構造物の運動を演算し、この演
算結果と前記振動台運動計測装置の出力を加算する加算
器を設け、この加算結果を前記制御装置に出力するもの
である。
【０００８】上記目的を達成するための本発明の第４の
特徴は、基礎に第１の加振機を介して取付けられた振動
台と、前記振動台が取付けられる基礎と共通の基礎に固
定された少なくとも１台の第２の加振機を有する加振・
計測手段と、前記加振・計測手段に接続される試験対象
構造物から発生する反力を計測する反力計測装置と、試
験対象構造物と仮想的に接続される数値モデルと前記振
動台の加振波形が記憶されるデジタル計算機と、前記加
振・計測手段を制御する制御装置とを備え、前記デジタ
ル計算機は前記反力計測装置の出力に基づいて前記制御
装置に制御指令を出力するとともに、このデジタル計算
機に前記振動台の加振タイミングを管理する時間管理手
段を設けたものである。
特徴は、基礎に第１の加振機を介して取付けられた振動
台と、前記振動台が取付けられる基礎と共通の基礎に固
定された少なくとも１台の第２の加振機を有する加振・
計測手段と、前記加振・計測手段に接続される試験対象
構造物から発生する反力を計測する反力計測装置と、試
験対象構造物と仮想的に接続される数値モデルと前記振
動台の加振波形が記憶されるデジタル計算機と、前記加
振・計測手段を制御する制御装置とを備え、前記デジタ
ル計算機は前記反力計測装置の出力に基づいて前記制御
装置に制御指令を出力するとともに、このデジタル計算
機に前記振動台の加振タイミングを管理する時間管理手
段を設けたものである。
【０００９】そして、好ましくは、加振・計測手段は、
複数自由度の加振を実行するものである。また、デジタ
ル計算機は、数値モデルが入力される記憶手段と、記憶
手段に記憶された数値モデルを参照して反力計測装置お
よび振動台運動計測装置の出力とから反力計測時間から
設定時間後の構造物の運動を演算する構造物運動算出手
段と、この演算された構造物の運動に基づいて設定時間
後に前記加振機に付与すべき加振信号を算出する加振信
号算出手段と、設定時間を管理する時間管理手段とを備
えることが望ましい。
複数自由度の加振を実行するものである。また、デジタ
ル計算機は、数値モデルが入力される記憶手段と、記憶
手段に記憶された数値モデルを参照して反力計測装置お
よび振動台運動計測装置の出力とから反力計測時間から
設定時間後の構造物の運動を演算する構造物運動算出手
段と、この演算された構造物の運動に基づいて設定時間
後に前記加振機に付与すべき加振信号を算出する加振信
号算出手段と、設定時間を管理する時間管理手段とを備
えることが望ましい。
【００１０】さらに、デジタル計算機は振動台の加振波
形を記憶する手段を有し、時間管理手段はこの記憶され
た加振波形に基づいて振動台の加振タイミングを制御す
るものであってもよい。
形を記憶する手段を有し、時間管理手段はこの記憶され
た加振波形に基づいて振動台の加振タイミングを制御す
るものであってもよい。
【００１１】上記目的を達成するための本発明の第５の
特徴は、部分構造物とこの部分構造物に仮想的に接続さ
れる数値モデルとからなる構造物を試験する構造物の試
験方法において、振動台上に載置された部分構造物をこ
の振動台が設置された基礎に固定した加振機と前記振動
台とで加振し、このときの部分構造物が発生する反力お
よび振動台の変位を測定し、この反力及び振動台変位の
測定値を用いて反力測定時間から設定時間経過後におけ
る数値モデルと部分構造物との接続点の運動を求め、設
定時間後にこの求められた運動を接続点で実現する加振
信号を前記加振機に入力し、この信号に基づき前記加振
機が部分構造物を加振するものである。
特徴は、部分構造物とこの部分構造物に仮想的に接続さ
れる数値モデルとからなる構造物を試験する構造物の試
験方法において、振動台上に載置された部分構造物をこ
の振動台が設置された基礎に固定した加振機と前記振動
台とで加振し、このときの部分構造物が発生する反力お
よび振動台の変位を測定し、この反力及び振動台変位の
測定値を用いて反力測定時間から設定時間経過後におけ
る数値モデルと部分構造物との接続点の運動を求め、設
定時間後にこの求められた運動を接続点で実現する加振
信号を前記加振機に入力し、この信号に基づき前記加振
機が部分構造物を加振するものである。
【００１２】上記目的を達成するための本発明の第６の
特徴は、振動台上に載置される試験対象構造物とこの試
験対象構造物に仮想的に接続されデジタル計算機に記憶
された数値モデルとからなる構造物の試験方法であっ
て、試験対象構造物を振動台と この振動台が取り付けら
れた基礎に固定した加振機とを用いて加振し、さらに、
前記試験対象構造物から発生する反力を計測するステッ
プ；前記振動台の変位を計測するステップ；反力の計測
値をデジタル計算機に入力するステップ；計測した振動
台の変位をデジタル計算機に入力するステップ；前記数
値モデルを参照して、前記反力計測値から反力が計測さ
れた時刻から設定時間経過後の構造物と振動台との相対
運動を計算するステップ；構造物の相対運動の計算結果
と、振動台変位の計測値とを足し合わせて反力が計測さ
れた時刻から設定時間経過後の構造物の基礎に対する運
動を計算するステップ；試験対象構造物の加振機で加振
される部分に前記計算で求められた運動を実現させる加
振信号を算出するステップ；前記加振信号を、反力計測
時間から設定時間経過後に出力するステップ；加振信号
に基づき、加振機を駆動させるステップ；の各ステップ
を順次実行するものである。
特徴は、振動台上に載置される試験対象構造物とこの試
験対象構造物に仮想的に接続されデジタル計算機に記憶
された数値モデルとからなる構造物の試験方法であっ
て、試験対象構造物を振動台と この振動台が取り付けら
れた基礎に固定した加振機とを用いて加振し、さらに、
前記試験対象構造物から発生する反力を計測するステッ
プ；前記振動台の変位を計測するステップ；反力の計測
値をデジタル計算機に入力するステップ；計測した振動
台の変位をデジタル計算機に入力するステップ；前記数
値モデルを参照して、前記反力計測値から反力が計測さ
れた時刻から設定時間経過後の構造物と振動台との相対
運動を計算するステップ；構造物の相対運動の計算結果
と、振動台変位の計測値とを足し合わせて反力が計測さ
れた時刻から設定時間経過後の構造物の基礎に対する運
動を計算するステップ；試験対象構造物の加振機で加振
される部分に前記計算で求められた運動を実現させる加
振信号を算出するステップ；前記加振信号を、反力計測
時間から設定時間経過後に出力するステップ；加振信号
に基づき、加振機を駆動させるステップ；の各ステップ
を順次実行するものである。
【００１３】上記目的を達成するための本発明の第７の
特徴は、振動台上に載置される試験対象構造物とこの試
験対象構造物に仮想的に接続されデジタル計算機に記憶
された数値モデルとからなる構造物の試験方法におい
て、試験対象構造物を同一の基礎に取り付けた振動台と
加振機とを用いて加振し、この試験対象構造物から発生
する反力を計測してデジタル計算機に入力する一方、前
記数値モデルを参照して、前記反力計測値を用いて反力
が計測された時間から設定時間経過後の構造物と振動台
との相対運動を計算し、構造物の相対運動の計算結果と
予め求められた振動台変位とを足し合わせて反力が計測
された時間から設定時間経過後の構造物の基礎に対する
運動を演算し、この演算された運動を設定時間後に実現
する試験対象物への加振力を求め、この加振力を加振機
で発生するものである。
特徴は、振動台上に載置される試験対象構造物とこの試
験対象構造物に仮想的に接続されデジタル計算機に記憶
された数値モデルとからなる構造物の試験方法におい
て、試験対象構造物を同一の基礎に取り付けた振動台と
加振機とを用いて加振し、この試験対象構造物から発生
する反力を計測してデジタル計算機に入力する一方、前
記数値モデルを参照して、前記反力計測値を用いて反力
が計測された時間から設定時間経過後の構造物と振動台
との相対運動を計算し、構造物の相対運動の計算結果と
予め求められた振動台変位とを足し合わせて反力が計測
された時間から設定時間経過後の構造物の基礎に対する
運動を演算し、この演算された運動を設定時間後に実現
する試験対象物への加振力を求め、この加振力を加振機
で発生するものである。
【００１４】そして好ましくは、予め求められた振動台
の変位を、反力計測時に計測するか、予めデジタル計算
機に記憶するかするものである。また好ましくは、予め
求められた振動台の変位は反力計測時に計測したもので
あり、反力を計測した時間から設定時間経過後の構造物
と振動台との相対運動を計算した後、設定時間経過後の
構造物の基礎に対する運動を求めるときにはさらに予め
記憶された振動台の加振波形を用い、振動台の運動の計
測値と予め記憶された波形との差からズレ時間を計算
し、このズレ時間に基づいて設定時間を調整し、設定し
直すものである。
の変位を、反力計測時に計測するか、予めデジタル計算
機に記憶するかするものである。また好ましくは、予め
求められた振動台の変位は反力計測時に計測したもので
あり、反力を計測した時間から設定時間経過後の構造物
と振動台との相対運動を計算した後、設定時間経過後の
構造物の基礎に対する運動を求めるときにはさらに予め
記憶された振動台の加振波形を用い、振動台の運動の計
測値と予め記憶された波形との差からズレ時間を計算
し、このズレ時間に基づいて設定時間を調整し、設定し
直すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
を、図を引用しながら説明する。図１は本発明に係る構
造物の振動試験装置の第１の実施例に関するブロック図
である。例えば、橋げたの地震時の挙動を試験するとき
に、橋げた全体を試験することは不可能であるからその
一部を切り出して試験対象物とし、残りの部分は運動の
挙動に線形性が強いことを考慮して、数値的に解析する
方法が用いられる。このような場合において、試験対象
構造物３の一端を振動台５に固定し、試験対象構造物３
の他の端部を、加振機７の先端部に設けたフレーム８に
接続する。試験対象構造物は、その他の部分では、一切
他の部材に接続されていない。ここで、加振機１を、振
動台５が設置された基礎６と同じ基礎上に固定された剛
壁７に取付ける。なお、加振機１とフレーム８並びに反
力計測装置２が加振・計測手段３０を構成している。ま
た、反力計測装置２は、加振により試験対象構造物３に
加わる反力を計測するものであり、反力を計測できるの
であれば図１の位置に限定されるものでない。
を、図を引用しながら説明する。図１は本発明に係る構
造物の振動試験装置の第１の実施例に関するブロック図
である。例えば、橋げたの地震時の挙動を試験するとき
に、橋げた全体を試験することは不可能であるからその
一部を切り出して試験対象物とし、残りの部分は運動の
挙動に線形性が強いことを考慮して、数値的に解析する
方法が用いられる。このような場合において、試験対象
構造物３の一端を振動台５に固定し、試験対象構造物３
の他の端部を、加振機７の先端部に設けたフレーム８に
接続する。試験対象構造物は、その他の部分では、一切
他の部材に接続されていない。ここで、加振機１を、振
動台５が設置された基礎６と同じ基礎上に固定された剛
壁７に取付ける。なお、加振機１とフレーム８並びに反
力計測装置２が加振・計測手段３０を構成している。ま
た、反力計測装置２は、加振により試験対象構造物３に
加わる反力を計測するものであり、反力を計測できるの
であれば図１の位置に限定されるものでない。
【００１６】振動台５は、上下方向に加振機３１、３１
で加振され、水平方向には図示しない加振機により、Ｘ
方向並びにＹ方向に加振される。振動台５をこれらの加
振機を用いて加振したときに、試験対象構造物３から反
力計測装置２に負荷される反力は、信号伝達手段１６を
経由して信号入力手段１３に伝達され、最終的にデジタ
ル計算機１０に入力される。振動台５を加振したときの
振動台運動計測装置４が計測した振動台の運動値は、信
号伝達手段１５を経由して信号入力手段１２に伝達さ
れ、これもデジタル計算機１０に入力される。デジタル
計算機１０が備える信号出力装置１１から、加振信号が
信号伝達手段１４を経て加振機の制御装置９に入力され
る。この加振信号により加振機１が駆動される。なお、
振動台５の上下方向の加振が不要のときは、加振機３
１、３１の代わりに、上下方向に振動台５を支える支持
装置を設けてもよい。
で加振され、水平方向には図示しない加振機により、Ｘ
方向並びにＹ方向に加振される。振動台５をこれらの加
振機を用いて加振したときに、試験対象構造物３から反
力計測装置２に負荷される反力は、信号伝達手段１６を
経由して信号入力手段１３に伝達され、最終的にデジタ
ル計算機１０に入力される。振動台５を加振したときの
振動台運動計測装置４が計測した振動台の運動値は、信
号伝達手段１５を経由して信号入力手段１２に伝達さ
れ、これもデジタル計算機１０に入力される。デジタル
計算機１０が備える信号出力装置１１から、加振信号が
信号伝達手段１４を経て加振機の制御装置９に入力され
る。この加振信号により加振機１が駆動される。なお、
振動台５の上下方向の加振が不要のときは、加振機３
１、３１の代わりに、上下方向に振動台５を支える支持
装置を設けてもよい。
【００１７】上記各構成要素は、具体的には、伝達され
る信号が電圧信号で、信号伝達手段がケーブルで、信号
入力装置がＡ／Ｄ変換器で、信号出力装置がＤ／Ａ変換
器である。しかし上述の各構成要素は、これに限るもの
ではなく、他のものであってもよい。
る信号が電圧信号で、信号伝達手段がケーブルで、信号
入力装置がＡ／Ｄ変換器で、信号出力装置がＤ／Ａ変換
器である。しかし上述の各構成要素は、これに限るもの
ではなく、他のものであってもよい。
【００１８】デジタル計算機１０において、信号入力手
段１２及び信号入力手段１３から入力された振動台の運
動の計測値及び反力計測値は、構造物運動算出手段１７
へ出力される。構造物運動算出手段１７には、数値モデ
ルが入力保持されている。この数値モデルは、試験対象
構造物３に接続された仮想的な構造物であり、運動方程
式の係数行列や各種定数からなり、図示しないデジタル
計算機の補助装置において、予め求められている。
段１２及び信号入力手段１３から入力された振動台の運
動の計測値及び反力計測値は、構造物運動算出手段１７
へ出力される。構造物運動算出手段１７には、数値モデ
ルが入力保持されている。この数値モデルは、試験対象
構造物３に接続された仮想的な構造物であり、運動方程
式の係数行列や各種定数からなり、図示しないデジタル
計算機の補助装置において、予め求められている。
【００１９】構造物運動算出手段１７は、数値モデルを
用いて反力計測値を外力として運動方程式を数値積分す
る。そして、数値モデルと振動台との相対運動状態が求
められ、この演算結果と振動台運動計測値を足し合わせ
て、反力計測時刻から予め定められた一定時間後または
設定時間後の数値モデルの基礎６に対する運動状態が得
られる。数値積分法としては、中央差分法が好適である
が、それに限定されるものではない。
用いて反力計測値を外力として運動方程式を数値積分す
る。そして、数値モデルと振動台との相対運動状態が求
められ、この演算結果と振動台運動計測値を足し合わせ
て、反力計測時刻から予め定められた一定時間後または
設定時間後の数値モデルの基礎６に対する運動状態が得
られる。数値積分法としては、中央差分法が好適である
が、それに限定されるものではない。
【００２０】この演算結果は加振信号算出手段１８に入
力され、一定時間後または設定時間後に、試験対象構造
物３と加振・計測手段３０の接点の運動が、構造物運動
算出手段１７が算出した結果に合致するように、加振機
１への加振信号を生成する。この加振信号は、信号出力
手段１１から出力される。デジタル計算機１０は、一定
時間後または設定時間後の試験対象構造物の運動計算の
予測が、実際に一定時間後または設定時間後に実現する
ように、時間管理手段１９によって管理される。
力され、一定時間後または設定時間後に、試験対象構造
物３と加振・計測手段３０の接点の運動が、構造物運動
算出手段１７が算出した結果に合致するように、加振機
１への加振信号を生成する。この加振信号は、信号出力
手段１１から出力される。デジタル計算機１０は、一定
時間後または設定時間後の試験対象構造物の運動計算の
予測が、実際に一定時間後または設定時間後に実現する
ように、時間管理手段１９によって管理される。
【００２１】本実施例によれば、振動台に加振機を設置
しなくてもシミュレーションと数値計算による実験が可
能となり、振動台の大きさを十分に生かした試験が可能
になる。
しなくてもシミュレーションと数値計算による実験が可
能となり、振動台の大きさを十分に生かした試験が可能
になる。
【００２２】次に、本発明の第２の実施例を、図２に示
したブロック図を用いて説明する。この第２の実施例が
第１の実施例と異なる点は、第１の実施例においては、
振動台運動を計測する計測装置４が測定した信号を入力
手段１２に入力していたのに対し、この第２の実施例で
は信号出力手段１１と加振機の制御装置９間に設けた信
号加算器２１に直接入力していることである。その他は
第１の実施例と同様であり、第１の実施例と同一の部品
には同一の符号を付している。なお、信号加算器２１に
おいては、計測装置が測定した振動台の運動の計測値に
基づいて、その計測値の運動を実現する加振信号に変換
する。これとともに、信号伝達手段１４が伝達するデジ
タル計算機１０からの加振信号を先の加振信号に加算し
て、その出力を信号伝達手段２２により加振機の制御装
置９に入力している。
したブロック図を用いて説明する。この第２の実施例が
第１の実施例と異なる点は、第１の実施例においては、
振動台運動を計測する計測装置４が測定した信号を入力
手段１２に入力していたのに対し、この第２の実施例で
は信号出力手段１１と加振機の制御装置９間に設けた信
号加算器２１に直接入力していることである。その他は
第１の実施例と同様であり、第１の実施例と同一の部品
には同一の符号を付している。なお、信号加算器２１に
おいては、計測装置が測定した振動台の運動の計測値に
基づいて、その計測値の運動を実現する加振信号に変換
する。これとともに、信号伝達手段１４が伝達するデジ
タル計算機１０からの加振信号を先の加振信号に加算し
て、その出力を信号伝達手段２２により加振機の制御装
置９に入力している。
【００２３】本実施例によれば、第１の実施例の効果に
加え、振動台に加振機を設置しなくても従来のシミュレ
ーションと数値計算を併用して構造物の試験が可能にな
る。
加え、振動台に加振機を設置しなくても従来のシミュレ
ーションと数値計算を併用して構造物の試験が可能にな
る。
【００２４】次に、本発明の第３の実施例を、図３に示
したブロック図を用いて説明する。本実施例が上記第
１、第２の実施例と異なる点は、振動台運動計測装置４
が計測する振動台の運動出力を加振機１の制御に用いな
いことである。したがって、振動台の運動を何等かの形
でシミュレーションしなければならない。本実施例で
は、予め振動台運動波形をデジタル計算機の補助装置、
例えば記憶装置に記憶している。
したブロック図を用いて説明する。本実施例が上記第
１、第２の実施例と異なる点は、振動台運動計測装置４
が計測する振動台の運動出力を加振機１の制御に用いな
いことである。したがって、振動台の運動を何等かの形
でシミュレーションしなければならない。本実施例で
は、予め振動台運動波形をデジタル計算機の補助装置、
例えば記憶装置に記憶している。
【００２５】デジタル計算機１０で演算した数値モデル
と振動台との相対運動状態と、予め入力された振動台運
動波形を足し合わせることにより、反力計測時刻から設
定時間後の基礎６に対する運動状態が得られる。なお、
図３では時間管理手段１９が振動台５を管理している場
合を示したが、時間管理手段１９の管理範囲をデジタル
計算機１０内とし、振動台５が持つ時間管理機能を上位
の時間管理手段としてもよい。
と振動台との相対運動状態と、予め入力された振動台運
動波形を足し合わせることにより、反力計測時刻から設
定時間後の基礎６に対する運動状態が得られる。なお、
図３では時間管理手段１９が振動台５を管理している場
合を示したが、時間管理手段１９の管理範囲をデジタル
計算機１０内とし、振動台５が持つ時間管理機能を上位
の時間管理手段としてもよい。
【００２６】本実施例によれば、従来のシミュレーショ
ンと数値計算を併用する構造物の耐震試験方法に、構造
物運動計算手段のプログラムを変更し、振動台と時間管
理手段間の時間信号伝達手段を追加するだけでよく、試
験費用の節約と試験の簡素化が可能になる。
ンと数値計算を併用する構造物の耐震試験方法に、構造
物運動計算手段のプログラムを変更し、振動台と時間管
理手段間の時間信号伝達手段を追加するだけでよく、試
験費用の節約と試験の簡素化が可能になる。
【００２７】次に、第４の実施例を図４に示したブロッ
ク図を用いて説明する。この第４の実施例は、第１の実
施例において、振動台と時間管理手段１９との間に第３
の実施例と同様の時間管理関係を設けたものである。デ
ジタル計算機１０の記憶装置には、第３の実施例と同
様、数値モデルと振動台運動波形が記憶されている。構
造物運動算出手段１７が算出した数値モデルの振動台と
の相対運動状態と、予め入力された振動台運動波形と振
動台運動計測値の波形との差異時間とに基づいて、反力
計測時刻から設定時間後の基礎６に対する運動状態を算
出する。このとき、予め入力された振動台運動波形か
ら、差異時間だけ先の時間における振動台運動波形を求
めて、この値により計測値を補正する。振動台５とデジ
タル計算機１０の関係は、図３の実施例と同様であるの
で、詳細を省略する。本実施例によれば、第１の実施例
以上に、高精度に構造物の運動計算が可能である。
ク図を用いて説明する。この第４の実施例は、第１の実
施例において、振動台と時間管理手段１９との間に第３
の実施例と同様の時間管理関係を設けたものである。デ
ジタル計算機１０の記憶装置には、第３の実施例と同
様、数値モデルと振動台運動波形が記憶されている。構
造物運動算出手段１７が算出した数値モデルの振動台と
の相対運動状態と、予め入力された振動台運動波形と振
動台運動計測値の波形との差異時間とに基づいて、反力
計測時刻から設定時間後の基礎６に対する運動状態を算
出する。このとき、予め入力された振動台運動波形か
ら、差異時間だけ先の時間における振動台運動波形を求
めて、この値により計測値を補正する。振動台５とデジ
タル計算機１０の関係は、図３の実施例と同様であるの
で、詳細を省略する。本実施例によれば、第１の実施例
以上に、高精度に構造物の運動計算が可能である。
【００２８】次に、上記各実施例に示した装置を用い
て、具体的に構造物を試験する方法のいくつかの実施例
を図５以下に説明する。図５は、図１に示した構造物の
試験装置を用いた場合の一例である。この実施例におい
ては、構造物の耐震試験を次の手順で行う。 （１）初めに、試験対象構造物３を振動台５の加振機３
１他が加振し、このとき試験対象構造物３が発生する反
力を、反力計測装置２が計測する（ステップ１１０）。 （２）これとともに、振動台５の変位を振動台運動計測
装置４が計測する（ステップ１２０）。 （３）次に、ステップ１１０で反力計測装置２が計測し
た反力値を、デジタル計算機１０に入力する（ステップ
１３０）。 （４）ステップ１２０で振動台運動計測手段４が計測し
た振動台の変位をデジタル計算機１０に入力する（ステ
ップ１４０）。 （５）デジタル計算機１０に予め入力されている構造物
の数値モデルに基づき、ステップ１１０で計測した反力
計測値を用いて反力を計測した時刻から設定時間経過後
の構造物の運動を構造物運動算出手段１７が計算する。
ここで、構造物とは数値モデルと試験対象構造物３とか
ら構成されるものであり、その運動とは、構造物と振動
台５との相対運動を意味する（ステップ１５０）。 （６）構造物運動算出手段１７は、ステップ１５０で求
めた構造物の運動に、ステップ１４０で得られている振
動台変位の計測値を足し合わせ、反力を計測した時刻か
ら設定時間経過後の構造物の運動を計算する。この場合
の運動とは、振動台５の基礎に対する運動、すなわち絶
対変位である（ステップ１６０）。 （７）ステップ１６０で得られた構造物の運動の計算結
果から、加振・計測手段３０で実現すべき運動状態を得
るための加振機７の加振信号を、加振信号算出手段１８
が算出する（ステップ１７０）。 （８）ステップ１７０で得た加振信号を、信号出力装置
１１が設定時間後に出力する（ステップ１８０）。 （９）信号出力装置１１から出力された加振信号に基づ
き、制御装置９が加振機７を駆動する（ステップ１９
０）。ここで、構造物の加振試験を終了するときは、予
め定められた時間が経過したか、あるいは加振機制御装
置に停止信号が与えられたかを判定して決定する。な
お、この判定手段は、デジタル計算機１０や加振機制御
装置９に設けてもよいし、これらとは別の装置としても
よい。
て、具体的に構造物を試験する方法のいくつかの実施例
を図５以下に説明する。図５は、図１に示した構造物の
試験装置を用いた場合の一例である。この実施例におい
ては、構造物の耐震試験を次の手順で行う。 （１）初めに、試験対象構造物３を振動台５の加振機３
１他が加振し、このとき試験対象構造物３が発生する反
力を、反力計測装置２が計測する（ステップ１１０）。 （２）これとともに、振動台５の変位を振動台運動計測
装置４が計測する（ステップ１２０）。 （３）次に、ステップ１１０で反力計測装置２が計測し
た反力値を、デジタル計算機１０に入力する（ステップ
１３０）。 （４）ステップ１２０で振動台運動計測手段４が計測し
た振動台の変位をデジタル計算機１０に入力する（ステ
ップ１４０）。 （５）デジタル計算機１０に予め入力されている構造物
の数値モデルに基づき、ステップ１１０で計測した反力
計測値を用いて反力を計測した時刻から設定時間経過後
の構造物の運動を構造物運動算出手段１７が計算する。
ここで、構造物とは数値モデルと試験対象構造物３とか
ら構成されるものであり、その運動とは、構造物と振動
台５との相対運動を意味する（ステップ１５０）。 （６）構造物運動算出手段１７は、ステップ１５０で求
めた構造物の運動に、ステップ１４０で得られている振
動台変位の計測値を足し合わせ、反力を計測した時刻か
ら設定時間経過後の構造物の運動を計算する。この場合
の運動とは、振動台５の基礎に対する運動、すなわち絶
対変位である（ステップ１６０）。 （７）ステップ１６０で得られた構造物の運動の計算結
果から、加振・計測手段３０で実現すべき運動状態を得
るための加振機７の加振信号を、加振信号算出手段１８
が算出する（ステップ１７０）。 （８）ステップ１７０で得た加振信号を、信号出力装置
１１が設定時間後に出力する（ステップ１８０）。 （９）信号出力装置１１から出力された加振信号に基づ
き、制御装置９が加振機７を駆動する（ステップ１９
０）。ここで、構造物の加振試験を終了するときは、予
め定められた時間が経過したか、あるいは加振機制御装
置に停止信号が与えられたかを判定して決定する。な
お、この判定手段は、デジタル計算機１０や加振機制御
装置９に設けてもよいし、これらとは別の装置としても
よい。
【００２９】本実施例によれば、振動台に加振機を設置
しなくても部分構造物の加振試験と数値モデルを用いた
数値計算との併用で、構造物の対震試験が可能になり、
振動台の上面全体を有効に活用できる。したがって、部
分構造物の設置面積と振動台の面積との比を限りなく１
に近づけることができる。
しなくても部分構造物の加振試験と数値モデルを用いた
数値計算との併用で、構造物の対震試験が可能になり、
振動台の上面全体を有効に活用できる。したがって、部
分構造物の設置面積と振動台の面積との比を限りなく１
に近づけることができる。
【００３０】次に、図２に示した構造物の試験装置を用
いた構造物の試験方法第２の実施例を図６を用いて説明
する。この試験方法は、上記実施例とは、振動台５の変
位と加振機７の変位とを分離する点が相違する。具体的
には、実施例１の試験方法において、ステップ１５０〜
１７０を下記のステップ２１０〜２３０及びステップ２
７０、２８０に置き換え、ステップ２５０、２６０を追
加する。 （５ａ）デジタル計算機１０に予め入力されている構造
物の数値モデルに基づき、ステップ１１０で計測した反
力計測値を用いて反力を計測した時刻から設定時間経過
後の構造物の運動を計算する。この場合の構造物の運動
とは、構造物と振動台５との相対運動である（ステップ
２１０）。 （６ａ１）ステップ２１０で得られた構造物の運動の計
算結果から、設定時間後に加振・計測手段３０で実現す
べき運動状態を得るための加振機７の加振信号を、加振
信号算出手段１８が算出する（ステップ２２０）。 （６ａ２）信号出力装置１１が、ステップ２２０で得た
加振信号を設定時間後に出力する（ステップ２３０）。
の各ステップを含む。さらに、上記試験対象構造物の加
振のためのステップと並行して、振動台５の変位を制御
するステップを実行する。
いた構造物の試験方法第２の実施例を図６を用いて説明
する。この試験方法は、上記実施例とは、振動台５の変
位と加振機７の変位とを分離する点が相違する。具体的
には、実施例１の試験方法において、ステップ１５０〜
１７０を下記のステップ２１０〜２３０及びステップ２
７０、２８０に置き換え、ステップ２５０、２６０を追
加する。 （５ａ）デジタル計算機１０に予め入力されている構造
物の数値モデルに基づき、ステップ１１０で計測した反
力計測値を用いて反力を計測した時刻から設定時間経過
後の構造物の運動を計算する。この場合の構造物の運動
とは、構造物と振動台５との相対運動である（ステップ
２１０）。 （６ａ１）ステップ２１０で得られた構造物の運動の計
算結果から、設定時間後に加振・計測手段３０で実現す
べき運動状態を得るための加振機７の加振信号を、加振
信号算出手段１８が算出する（ステップ２２０）。 （６ａ２）信号出力装置１１が、ステップ２２０で得た
加振信号を設定時間後に出力する（ステップ２３０）。
の各ステップを含む。さらに、上記試験対象構造物の加
振のためのステップと並行して、振動台５の変位を制御
するステップを実行する。
【００３１】（４ａ１）ステップ１２０で得た振動台の
変位の計測値を、信号伝達手段１５を経て加算装置２１
に入力する（ステップ２５０）。
変位の計測値を、信号伝達手段１５を経て加算装置２１
に入力する（ステップ２５０）。
【００３２】（４ａ２）加算装置２１において、振動台
運動計測装置４が計測した振動台の変位に基づいて、設
定時間経過後に振動台を加振する第２の加振信号を求
め、出力する（ステップ２６０）。 （６ａ３）デジタル計算機１０で得られた構造物の第１
の加振信号を加算装置２１に入力する（ステップ２７
０）。 （７ａ）デジタル計算機１０で得た構造物の第１の加振
信号と第２の加振信号を加算装置２１において加算し、
第３の加振信号に変換する（ステップ２８０）。
運動計測装置４が計測した振動台の変位に基づいて、設
定時間経過後に振動台を加振する第２の加振信号を求
め、出力する（ステップ２６０）。 （６ａ３）デジタル計算機１０で得られた構造物の第１
の加振信号を加算装置２１に入力する（ステップ２７
０）。 （７ａ）デジタル計算機１０で得た構造物の第１の加振
信号と第２の加振信号を加算装置２１において加算し、
第３の加振信号に変換する（ステップ２８０）。
【００３３】本実施例によれば、従来の振動台をそのま
ま用いても、部分構造物の加振試験と数値モデルの数値
計算とを組合わせることにより、構造物の耐震試験を精
度よく行える効果がある。
ま用いても、部分構造物の加振試験と数値モデルの数値
計算とを組合わせることにより、構造物の耐震試験を精
度よく行える効果がある。
【００３４】図３に示した試験装置を用いて構造物の試
験を行う第３の試験方法例を、図７を用いて説明する。
この試験方法は、第１の試験方法例と振動運動計測装置
の出力を用いない点が相違している。そのため、記憶手
段に振動台５の運動を記憶し、それに基づいて振動台５
の運動を時間管理手段１９が管理している。したがっ
て、第１の振動試験例のステップ１１０〜１６０におい
て、ステップ１２０、１４０のステップを省き、ステッ
プ１５０及び１６０を以下のステップ３１０、３２０に
変更する。 （５ｂ）デジタル計算機１０に予め記憶された構造物の
数値モデルについて、反力が計測された時刻から設定時
間後の構造物の振動台に対する相対運動を、構造物運動
算出手段１７が反力計測値を用いて計算する（ステップ
３１０）。 （６ｂ）ステップ３１０で得られた構造物の運動の計算
結果に、予め記憶または入力された振動台の加振波形を
構造物運動計算手段１７で足し合わせ、反力が計測され
た時刻から設定時間後の構造物の振動台の基礎に対する
運動を計算する（ステップ３２０）。
験を行う第３の試験方法例を、図７を用いて説明する。
この試験方法は、第１の試験方法例と振動運動計測装置
の出力を用いない点が相違している。そのため、記憶手
段に振動台５の運動を記憶し、それに基づいて振動台５
の運動を時間管理手段１９が管理している。したがっ
て、第１の振動試験例のステップ１１０〜１６０におい
て、ステップ１２０、１４０のステップを省き、ステッ
プ１５０及び１６０を以下のステップ３１０、３２０に
変更する。 （５ｂ）デジタル計算機１０に予め記憶された構造物の
数値モデルについて、反力が計測された時刻から設定時
間後の構造物の振動台に対する相対運動を、構造物運動
算出手段１７が反力計測値を用いて計算する（ステップ
３１０）。 （６ｂ）ステップ３１０で得られた構造物の運動の計算
結果に、予め記憶または入力された振動台の加振波形を
構造物運動計算手段１７で足し合わせ、反力が計測され
た時刻から設定時間後の構造物の振動台の基礎に対する
運動を計算する（ステップ３２０）。
【００３５】その後は、ステップ１７０以下を実行す
る。本実施例によれば、第１の試験方法の実施例の効果
に加え、従来用いられてきた振動台に、振動台とデジタ
ル計算機間で時間管理を行う信号伝達手段を追加し、そ
れに関するプログラムを変更するだけで、簡単に数値モ
デルと部分構造物を用いて大規模な構造物の耐震試験が
可能になる。
る。本実施例によれば、第１の試験方法の実施例の効果
に加え、従来用いられてきた振動台に、振動台とデジタ
ル計算機間で時間管理を行う信号伝達手段を追加し、そ
れに関するプログラムを変更するだけで、簡単に数値モ
デルと部分構造物を用いて大規模な構造物の耐震試験が
可能になる。
【００３６】図４に示した試験装置を用いて構造物の試
験を行う第４の試験方法例を、図８を用いて説明する。
本試験方法は、第１の試験方法において振動台の時間管
理を追加したものである。すなわち、ステップ１６０の
代わりに、ステップ４１０〜４３０を実行する。 （６ｃ１）デジタル計算機１０に予め入力された振動台
加振波形に基づいて反力が計測された時刻から設定時間
後の振動台変位を求め、この値と設定時間後の構造物の
相対運動計算結果とを足し合わせて、設定時間後の構造
物の振動台の基礎に対する運動を構造物運動算出手段が
演算する（ステップ４１０）。 （６ｃ２）予め入力された振動台加振波形と振動台変位
計測手段４が計測した計測値とを比較し、振動台変位計
測手段４が計測した計測値を設定時間毎にプロットする
と得られる波形と振動台加振波形とのズレ時間を構造物
運動算出手段が計算する（ステップ４２０）。 （６ｃ３）ステップ４２０で得られたズレ時間に基づい
て、時間管理手段１９が構造物の絶対変位を計算するの
に必要な反力計測時間からの設定インターバル時間を調
整し、設定インターバル時間を新しく置き換える（ステ
ップ４３０）。
験を行う第４の試験方法例を、図８を用いて説明する。
本試験方法は、第１の試験方法において振動台の時間管
理を追加したものである。すなわち、ステップ１６０の
代わりに、ステップ４１０〜４３０を実行する。 （６ｃ１）デジタル計算機１０に予め入力された振動台
加振波形に基づいて反力が計測された時刻から設定時間
後の振動台変位を求め、この値と設定時間後の構造物の
相対運動計算結果とを足し合わせて、設定時間後の構造
物の振動台の基礎に対する運動を構造物運動算出手段が
演算する（ステップ４１０）。 （６ｃ２）予め入力された振動台加振波形と振動台変位
計測手段４が計測した計測値とを比較し、振動台変位計
測手段４が計測した計測値を設定時間毎にプロットする
と得られる波形と振動台加振波形とのズレ時間を構造物
運動算出手段が計算する（ステップ４２０）。 （６ｃ３）ステップ４２０で得られたズレ時間に基づい
て、時間管理手段１９が構造物の絶対変位を計算するの
に必要な反力計測時間からの設定インターバル時間を調
整し、設定インターバル時間を新しく置き換える（ステ
ップ４３０）。
【００３７】本実施例によれば、より高精度に構造物の
耐震試験を行える。なお、上記何れの実施例において
も、加振機７は一軸の加振機で記載されているが、２軸
以上の加振機であってもよいことは言うまでもない。ま
た、振動台の加振方向も、水平１軸、水平２軸のいずれ
でもよいし、衝撃加振等を行えるものであってもよい。
さらに、設定時間は一定時間であってもよいし、計算機
において計算させた値を用いてもよい。
耐震試験を行える。なお、上記何れの実施例において
も、加振機７は一軸の加振機で記載されているが、２軸
以上の加振機であってもよいことは言うまでもない。ま
た、振動台の加振方向も、水平１軸、水平２軸のいずれ
でもよいし、衝撃加振等を行えるものであってもよい。
さらに、設定時間は一定時間であってもよいし、計算機
において計算させた値を用いてもよい。
【００３８】さらに、図９に構造物を複数の加振機を用
いて加振する場合を示す。振動台５上には試験対象構造
物３が載置されており、これを上下方向２個の加振機
１、１及び水平方向１個の加振機１で加振している。図
示しないが、振動台５は上下方向及び水平方向に加振可
能なように、各方向に可振手段が備えられている。加振
機１、１、１に試験対象構造物３から加えられる反力は
反力計測装置２により、また振動５台の運動は振動台運
動計測装置４により計測されるのは上述した通りであ
る。その他の構成は上述した各実施例と同様であるの
で、詳細を省略する。この実施例においては、複数個の
加振機を用いて複数の自由度について加振できるので、
より実際を模擬した試験が可能になる。なお、この図９
においても数値モデルの部分は省略しているが、数値モ
デルを用いていわゆるハイブリッド加振試験を行ってい
ることは言うまでもない。
いて加振する場合を示す。振動台５上には試験対象構造
物３が載置されており、これを上下方向２個の加振機
１、１及び水平方向１個の加振機１で加振している。図
示しないが、振動台５は上下方向及び水平方向に加振可
能なように、各方向に可振手段が備えられている。加振
機１、１、１に試験対象構造物３から加えられる反力は
反力計測装置２により、また振動５台の運動は振動台運
動計測装置４により計測されるのは上述した通りであ
る。その他の構成は上述した各実施例と同様であるの
で、詳細を省略する。この実施例においては、複数個の
加振機を用いて複数の自由度について加振できるので、
より実際を模擬した試験が可能になる。なお、この図９
においても数値モデルの部分は省略しているが、数値モ
デルを用いていわゆるハイブリッド加振試験を行ってい
ることは言うまでもない。
【００３９】以上本発明の各実施例について詳述した
が、要するに本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で様
々な形態をとることができる。そのため、前述の実施例
はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈して
はならない。また、特許請求の範囲の均等範囲に属する
変形例はすべて本発明の範囲内のものである。
が、要するに本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で様
々な形態をとることができる。そのため、前述の実施例
はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈して
はならない。また、特許請求の範囲の均等範囲に属する
変形例はすべて本発明の範囲内のものである。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、振動台に載置された部
分構造物を同一基礎に取り付けた振動台と加振機を用い
て加振するときに、部分構造物とこれに仮想的に接続さ
れる数値モデルとからなる構造物の振動応答をデジタル
計算機で演算して、この演算結果を振動台と加振機で実
現するので、振動台の大きさを活用した大型の試験対象
構造物の試験を行える。
分構造物を同一基礎に取り付けた振動台と加振機を用い
て加振するときに、部分構造物とこれに仮想的に接続さ
れる数値モデルとからなる構造物の振動応答をデジタル
計算機で演算して、この演算結果を振動台と加振機で実
現するので、振動台の大きさを活用した大型の試験対象
構造物の試験を行える。
【図１】本発明に係る振動試験装置の第１の実施例の模
式図。
式図。
【図２】本発明に係る振動試験装置の第２の実施例の模
式図。
式図。
【図３】本発明に係る振動試験装置の第３の実施例の模
式図。
式図。
【図４】本発明に係る振動試験装置の第４の実施例の模
式図。
式図。
【図５】本発明に係る振動試験方法の第１の実施例のフ
ローチャート。
ローチャート。
【図６】本発明に係る振動試験方法の第２の実施例のフ
ローチャート。
ローチャート。
【図７】本発明に係る振動試験方法の第３の実施例のフ
ローチャート。
ローチャート。
【図８】本発明に係る振動試験方法の第４の実施例のフ
ローチャート。
ローチャート。
【図９】本発明に係る振動試験装置の一実施例の図であ
り、試験対象構造物まわりを詳細に示す模式図。
り、試験対象構造物まわりを詳細に示す模式図。
１…加振機、２…反力計測装置、３…試験対象構造物、
４…振動台運動計測装置、５…振動台、６…基礎、７…
剛壁、８…フレーム、９…制御装置、１０…デジタル計
算機、１１…信号出力手段、１２…信号入力手段、１３
…信号入力手段、１４…信号伝達手段、１５…信号伝達
手段、１６…信号伝達手段、１７…構造物運動算出手
段、１８…加振信号算出手段、１９…時間管理手段、２
１…信号加算機、２２…信号伝達手段、３０…加振・計
測手段。
４…振動台運動計測装置、５…振動台、６…基礎、７…
剛壁、８…フレーム、９…制御装置、１０…デジタル計
算機、１１…信号出力手段、１２…信号入力手段、１３
…信号入力手段、１４…信号伝達手段、１５…信号伝達
手段、１６…信号伝達手段、１７…構造物運動算出手
段、１８…加振信号算出手段、１９…時間管理手段、２
１…信号加算機、２２…信号伝達手段、３０…加振・計
測手段。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 梅北 和弘
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社
日立製作所 機械研究所内
(72)発明者 桃井 康行
茨城県土浦市神立町502番地 株式会社
日立製作所 機械研究所内
(56)参考文献 特開 平５−10846（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−55630（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 7/02
Claims (13)
- 【請求項１】部分構造物とこの部分構造物に仮想的に接
続される数値モデルとからなる構造物を試験する構造物
の試験装置において、部分構造物が載置される振動台
と、この部分構造物を加振する加振機と部分構造物を加
振したときに部分構造物から受ける反力を計測する反力
計測手段とを有する加振・計測手段と、この反力計測手
段の計測値に基づき数値モデルの運動を演算し、この演
算結果に基づき前記加振機の加振信号を発生するデジタ
ル計算機とを備え、前記振動台と前記加振・計測手段と
を同一の基礎上に取付けたことを特徴とする構造物の試
験装置。 - 【請求項２】基礎（６）に第１の加振機（３１）を介し
て取付けられた振動台（５）と、前記振動台が取付けら
れる基礎に固定された少なくとも１台の第２の加振機
（１）を有する加振・計測手段（３０）と、前記加振・
計測手段に接続される試験対象構造物（３）から発生す
る反力を計測する反力計測装置（２）と、試験対象構造
物と仮想的に接続される数値モデルが記憶されるデジタ
ル計算機（１０）と、前記加振・計測手段を制御する制
御装置（９）と、前記振動台の運動を計測する振動台運
動計測装置（４）とを備え、前記振動台運動計測装置と
前記反力計測装置の出力に基づいて前記デジタル計算機
が前記制御装置に制御指令を出力することを特徴とする
構造物の試験装置。 - 【請求項３】基礎に第１の加振機を介して取付けられた
振動台と、前記振動台が取付けられる基礎に固定された
少なくとも１台の第２の加振機を有する加振・計測手段
と、前記加振・計測手段に接続される試験対象構造物か
ら発生する反力を計測する反力計測装置と、試験対象構
造物と仮想的に接続される数値モデルが記憶されるデジ
タル計算機と、前記加振・計測手段を制御する制御装置
と、前記振動台の運動を計測する振動台運動計測装置と
を備え、前記デジタル計算機は前記反力計測装置の出力
と数値モデルとに基づいて試験対象構造物の運動を演算
し、この演算結果と前記振動台運動計測装置の出力を加
算する加算器を設け、この加算結果を前記制御装置に出
力することを特徴とする構造物の試験装置。 - 【請求項４】基礎に第１の加振機を介して取付けられた
振動台と、前記振動台が取付けられる基礎に固定された
少なくとも１台の第２の加振機を有する加振・計測手段
と、前記加振・計測手段に接続される試験対象構造物か
ら発生する反力を計測する反力計測装置と、試験対象構
造物と仮想的に接続される数値モデルと前記振動台の加
振波形が記憶されるデジタル計算機と、前記加振・計測
手段を制御する制御装置とを備え、前記デジタル計算機
は前記反力計測装置の出力に基づいて前記制御装置に制
御指令を出力するとともに、このデジタル計算機に前記
振動台の加振タイミングを管理する時間管理手段を設け
たことを特徴とする構造物の試験装置。 - 【請求項５】前記加振・計測手段は、複数自由度の加振
を実行することを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
か１項に記載の構造物の試験装置。 - 【請求項６】前記デジタル計算機は、数値モデルが入力
される記憶手段と、前記記憶手段に記憶された数値モデ
ルを参照して前記反力計測装置および前記振動台運動計
測装置の出力とから反力計測時間から設定時間後の構造
物の運動を演算する構造物運動算出手段と、この演算さ
れた構造物の運動に基づいて設定時間後に前記加振機に
付与すべき加振信号を算出する加振信号算出手段と、設
定時間を管理する時間管理手段とを備えることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の構造物の
試験装置。 - 【請求項７】前記デジタル計算機は前記振動台の加振波
形を記憶する手段を有し、前記時間管理手段はこの記憶
された加振波形に基づいて振動台の加振タイミングを制
御するものであることを特徴とする請求項６に記載の構
造物の試験装置。 - 【請求項８】部分構造物とこの部分構造物に仮想的に接
続される数値モデルとからなる構造物を試験する構造物
の試験方法において、 振動台上に載置された部分構造物をこの振動台が設置さ
れた基礎に固定した加振機と前記振動台とで加振し、こ
のときの部分構造物が発生する反力および振動台の変位
を測定し、この反力及び振動台変位の測定値を用いて反
力測定時間から設定時間経過後における数値モデルと部
分構造物との接続点の運動を求め、設定時間後にこの求
められた運動を接続点で実現する加振信号を前記加振機
に入力し、この信号に基づき前記加振機が部分構造物を
加振することを特徴とする構造物の試験方法。 - 【請求項９】振動台上に載置される試験対象構造物とこ
の試験対象構造物に仮想的に接続されデジタル計算機に
記憶された数値モデルとからなる構造物の試験方法であ
って、試験対象構造物を振動台とこの振動台が取り付け
られる基礎に固定した加振機とを用いて加振し、さら
に、前記試験対象構造物から発生する反力を計測するス
テップ；前記振動台の変位を計測するステップ；反力の
計測値をデジタル計算機に入力するステップ；計測した
振動台の変位をデジタル計算機に入力するステップ；前
記数値モデルを参照して、前記反力計測値から反力が計
測された時刻から設定時間経過後の構造物の振動台との
相対運動を計算するステップ；構造物の相対運動の計算
結果と、振動台変位の計測値とを足し合わせて反力が計
測された時刻から設定時間経過後の構造物の基礎に対す
る運動を計算するステップ；試験対象構造物の加振機で
加振される部分に前記計算で求められた運動を実現させ
る加振信号を算出するステップ；前記加振信号を、反力
計測時間から設定時間経過後に出力するステップ；加振
信号に基づき、加振機を駆動させるステップ；の各ステ
ップを順次実行することを特徴とする構造物の試験方
法。 - 【請求項１０】振動台上に載置される試験対象構造物と
この試験対象構造物に仮想的に接続されデジタル計算機
に記憶された数値モデルとからなる構造物の試験方法に
おいて、 試験対象構造物を、同一基礎に取り付けた振動台と加振
機とを用いて加振し、この試験対象構造物から発生する
反力を計測してデジタル計算機に入力する一方、前記数
値モデルを参照して、前記反力計測値を用いて反力が計
測された時間から設定時間経過後の構造物と振動台との
相対運動を計算し、構造物の相対運動の計算結果と予め
求められた振動台変位とを足し合わせて反力が計測され
た時間から設定時間経過後の構造物の基礎に対する運動
を演算し、この演算された運動を設定時間後に実現する
試験対象物への加振力を求め、この加振力を加振機で発
生することを特徴とする構造物の試験方法。 - 【請求項１１】前記予め求められた振動台の変位は、反
力計測時に計測したものであることを特徴とする請求項
１０に記載の構造物の試験方法。 - 【請求項１２】前記予め求められた振動台の変位を、予
めデジタル計算機に記憶していることを特徴とする請求
項１０に記載の構造物の試験方法。 - 【請求項１３】前記予め求められた振動台の変位は反力
計測時に計測したものであり、反力を計測した時間から
設定時間経過後の構造物と振動台との相対運動を計算し
た後、設定時間経過後の構造物の基礎に対する運動を求
めるときにはさらに予め記憶された振動台の加振波形を
用い、振動台の運動の計測値と予め記憶された波形との
差からズレ時間を計算し、このズレ時間に基づいて設定
時間を調整し、設定し直すことを特徴とする請求項１０
に記載の構造物の試験方法。
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|---|---|---|---|
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| CN99110981A CN1247976A (zh) | 1998-06-25 | 1999-06-25 | 结构测试系统和测试方法 |
| US10/106,537 US6629042B2 (en) | 1998-06-25 | 2002-03-27 | Testing system and testing method for structure |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17838398A JP3425365B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 構造物の試験装置及び試験方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009581A JP2000009581A (ja) | 2000-01-14 |
| JP3425365B2 true JP3425365B2 (ja) | 2003-07-14 |
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|---|---|---|---|
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-
2002
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