JP3418114B2 - 試験装置および方法 - Google Patents
試験装置および方法Info
- Publication number
- JP3418114B2 JP3418114B2 JP03083698A JP3083698A JP3418114B2 JP 3418114 B2 JP3418114 B2 JP 3418114B2 JP 03083698 A JP03083698 A JP 03083698A JP 3083698 A JP3083698 A JP 3083698A JP 3418114 B2 JP3418114 B2 JP 3418114B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- response
- reaction force
- calculating
- calculation
- model
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Description
を行うための試験装置およびその方法に係わり、特に構
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試験装置およびその方
法に関する。
動台を用いた試験がよく用いられてきた。また、対象構
造物が大型になり、振動台の積載限界を超えてしまう場
合には、縮小モデルを用いた振動台試験や部分モデルを
用いた振動台試験が行われていた。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、前記縮小モデル
を用いた振動台試験や部分モデルを用いた振動台試験は
精度の悪いものになる可能性があった。
(以下、供試体部と呼ぶ)のみのアクチュエータによる
振動試験と、他の部分の数値モデルに対する振動応答数
値解析とを実時間で組み合わせて行う構造物の振動試験
(以下、実時間ハイブリッド振動試験と呼ぶ)方法が特
開平5−10846号に記載されている。
動試験においては、振動応答数値解析を行うために、対
象部分(以下、数値モデル化部と呼ぶ)を数値モデル化
し、振動応答方程式を解く必要がある。ここで、数値モ
デル化部の中に、変位に対し非線形な剛性を示す非線型
剛性要素や、速度に対し非線型な減衰を示す非線形減衰
要素(以下、これらをまとめて非線形要素と呼ぶ)が含
まれる場合の振動応答方程式(以下、非線型振動応答方
程式と呼ぶ)は、数値モデル化部の中に非線形要素を含
まず線形要素のみの場合の振動応答方程式(以下、線型
振動応答方程式と呼ぶ)に比べ、収束演算を繰り返す必
要のある場合もあり、その求解に要する時間は大きく増
加する。従って、実時間で数値モデル化部の振動応答解
析を高速に行う必要のある実時間ハイブリッド振動試験
に、このような非線形要素を含む数値モデル化部を設定
することは困難であった。
振動試験において、数値モデル化部に非線形要素を含む
場合でも、振動試験が実行可能な試験装置および方法を
提供することにある。
一部分をなす実物または模型を供試体としてこれを駆動
するための駆動手段と、該駆動手段に生じる前記供試体
からの反力を第1反力として測定するための反力測定手
段と、評価対象物の前記供試体以外の部分を第1の部分
及び第2の部分に分けてそれぞれを第1及び第2数値化
モデルとしたときに、前記反力測定手段により測定され
た第1反力から前記第1数値化モデルに加えられる反力
を算出するための第1の計算手段と、前記第2数値化モ
デルの応答に対して当該第2数値化モデルが生じる反力
を第2反力として算出するための第2の計算手段と、前
記第1及び第2の計算手段により算出された第1及び第
2の反力と与えられた外力とから前記第1数値化モデル
の応答を算出するための第3の計算手段と、該手段の計
算結果から前記供試体との境界点の応答を算出するため
の第4の計算手段と、該手段により算出された境界点の
応答を目標値として前記駆動手段への制御信号を生成
し、これを前記駆動手段へ出力するための第5の計算手
段と、前記第3の計算手段により算出された応答から前
記第2数値化モデルの応答を算出してこれを前記第2の
計算手段へ出力するための第6の計算手段と、前記第
1、第2、第3、第4、第5、及び第6の計算手段によ
る処理がサイクリックに実行されるように制御するため
の制御手段と、を備えたことを特徴とする試験装置を開
示する。
以外の部分を、前記第1の部分及び第2の部分に分割
し、かつ前記第2の部分を表す前記第2数値化モデルで
用いる定数を生成するための数値化モデル分割指定手段
を具備したことを特徴とする試験装置を開示する。
算手段を複数のプロセッサで構成すると共に、前記第2
の計算手段を構成するプロセッサが作動中に、前記第2
以外の計算手段を構成するプロセッサが並列動作するよ
うに構成したことを特徴とする試験装置を開示する。
とこれに対する反力との関係が非線形である要素を含む
部分であることを特徴とする試験装置を開示する。
す実物または模型を供試体とし、評価対象物の前記供試
体以外の部分を第1の部分及び第2の部分に分けてそれ
ぞれを数値モデル化して第1及び第2数値化モデルと
し、前記供試体を駆動したときに生じる第1反力を測定
してこれから前記第1数値化モデルに加えられる反力を
算出する第1の演算を実行し、前記第2数値化モデルの
応答に対して当該第2数値化モデルが生じる反力を第2
反力として算出する第2の演算を実行し、前記第1及び
第2の演算により算出された第1及び第2の反力と与え
られた外力とから前記第1数値化モデルの応答を算出す
る第3の演算を実行し、該第3の演算結果から前記供試
体との境界点の応答を算出する第4の演算を実行し、該
第4の演算により算出された境界点の応答を目標値とし
て前記供試体を駆動し、前記第3の演算により算出され
た応答から前記第2数値化モデルの応答を算出してこれ
を前記第2の演算で用いるようにする第5の演算を実行
し、さらに前記第1、第2、第3、第4、及び第5の演
算がサイクリックに実行されるように制御して評価対象
物の試験を行うようにしたことを特徴とする試験方法を
開示する。
に説明する。なお、以下の説明では、{}で囲まれた記
号はベクトルを、<>で囲まれた記号はマトリックス
を、それぞれ表記するものとする。例えばベクトルaは
{a}、マトリックスBは、<B>と表記するものとす
る。
価対象の一例を示しており、質量m1、ばね要素k1、
減衰要素c1が1つの自由度系を、質量m2、ばね要素
k2、減衰要素c2 がもう1つの自由度系をなしてい
る。ここでばね要素k1を供試体部201とし、アクチ
ュエータによる振動実験を行い、残りの要素から成る数
値モデル化部202は計算機でシミュレートする。今、
<M>、<C>、<K>をそれぞれ数値モデル化部の質
量マトリックス、減衰マトリックス、剛性マトリックス
とし、{x}を数値モデルの基礎(試供体をのせる台)
に対する相対変位ベクトル、{p}を地震などによる外
力ベクトル、{ff}を数値モデルと実物モデルの境界
点に発生する力(以下、反力と呼ぶ)のベクトルとす
る。従来技術が対象としていた線形要素のみから成る評
価対象の場合、前記の各マトリックス<M>、<C>、
<K>は定数であり、数値モデル化部の運動方程式は、
し、これを外力として(数1)を解いて微小時間Δt後
の振動応答{x}を計算し、このうち境界点の変位(以
下、加振点変位と呼ぶ){pf}を目標値としてアクチ
ュエータを駆動してこの変位を供試体部201に加え、
この変形に対する反力{ff}を計測する。以上を繰り
返し実施することより、構造物全体の振動応答が評価で
きる。
<C>、<K>が定数であるので、例えば、中央差分法
を用いて解くことができる。その結果は
bb}はΔt時間前の各ノード変位、<FI> は反力
方向マトリックス、{ff}は反力、<AI>は加速度
入力方向マトリックス、{a}は入力加速度ベクトル、
{x}はΔt時間後の各ノード変位、{pf}は供試体
部に与えるべき加振変位ベクトル、<XO>は変位出力
方向マトリックスである。 即ち、<FI>{ff}
は、反力{ff}により{x}の成分に働く力を示し、
<AI>{a}は入力加速度{a}により{x}の各成
分に働く力(即ち、入力加速度による外力)を示し、<
XO>{x}は変位{x}によりもたらされる{pf}
の各成分を示す。
2の2自由度系に図示のような一方向加振を与えたとき
には、供試体部201からの反力をff1とすれば、
(数2),(数3)において、
ル化部の解法は線形要素を対象としているが、非線形要
素の時はこのままでは解析できない。そこで、図2に示
す1方向の加振を与える2自由度系を振動応答評価対象
と考え、数値モデル化部202のバネ要素k2が非線形
要素であり、他の要素が線形要素である場合を考える。
この場合、本発明では、(数2)、(数3)において、
反力ベクトル{ff}、加振変位ベクトル{pf}の次
元を非線形要素数分拡張する。いまの場合、非線形要素
数は1であるから、上記のベクトル{ff}、{pf}
をそれぞれ1×1行列から、2×1行列に拡張する。こ
れに伴い、行列<FI>も2×1行列から2×2行列に
拡張し、行列<XO>も1×2行列から2×2行列に拡
張する。すなわち、(数2)、(数3)の各ベクトルや
マトリックスを、(数4)〜(数12)に代わって
要素pf2は、非線形要素k2に発生する振動応答変位で
あり、拡張したベクトル{ff}の2行1列要素ff2
は非線形要素k2が、振動応答変位pf2に対して発生す
る反力である。従って、拡張された、<FI>{ff}
は、供試体からの反力と非線形要素k2からの反力との
両方を反映した結果、{x}の各成分に働く力を示し、
<XO>{x}は変位{x}によりもたらされる{p
f}の各成分を示す。従って、振動応答変位pf2に対
して、非線形要素k2の特性に応じて非線形要素k2の発
生する反力ff2の計算を行い、これを(数2)に代入
することにより次の時刻の{x}を算出することができ
る。即ち、非線形要素k2の特性に応じて、非線形要素
k2の振動応答変位pf2に対して、非線形要素k2の発
生する反力ff2を反力モデル化しておき、このモデル
に従って、振動応答変位pf2に対して、非線形要素k2
の発生する反力ff2の計算を行う。
をフローチャートで示したもので、制御装置101に、
本発明の特徴とするアルゴリズム102が搭載されてい
る。制御装置101には、アルゴリズム102の計算を
行う時刻間隔の管理を行う手段103が搭載されてい
る。アルゴリズム102の実行に当たっては、次の準備
が必要である。この準備作業を図2の例に即して説明す
ると、評価対象物の一部分を実物または模型を用いた供
試体部201とし、その供試体部201をアクチュエー
タ105により加振できるようにした実試験部119を
用意しておく。また評価対象物の他の部分である数値モ
デル化部202を、線形要素である質量m1、m2、減
衰要素c1、c2から成る第1の部分と、非線形要素で
あるk2の第2の部分に分ける。そして第1の部分を第
1の数値モデルとしてモデル化し、前記第2の部分は、
少なくとも1つの要素(k2)を備え、この各要素の応
答を第2の応答(pf2)とし、この第2の応答にそれ
ぞれ対応して前記第2の部分の各要素が発生する各反力
を第2の反力(ff2)としたとき、前記第2の応答
と、前記第2の反力との関係を示す少なくとも1つのモ
デルを第2の数値モデルとしてモデル化しておく。こう
して準備が終わると次の1)〜7)に示すアルゴリズム
102の処理が実行される。
ける既知の外力を算出する(ステップ110)。この方
法として、例えば、事前に定められている入力加速度
{a}を収集し、これに基づき入力加速度による外力を
算出する方法をとってもよい。
体部201からの反力の収集を行い(ステップ11
6)、供試体部104から数値モデル化部に加わる反力
ff1を計算する (ステップ111)。
位pf2をもとに、これに対応して数値モデル部内の非
線形要素の発生する反力ff2を、反力モデル(前記第
2の数値モデル)に従って計算する (ステップ11
2)。
2))および(数13)〜(数21)に基づき(第1の
数値モデルに基づき)、ステップi+1における数値モ
デル化部の振動応答{x}を計算する (ステップ11
3)。
(数18)、(数19)及び(数20)に基づき、時刻
i+1における供試体部との境界点の振動応答pf1の
計算、出力を行い(ステップ114)、このpf1を目
標値として供試体を加振するアクチュエータコントロー
ラ106への指令値107を計算、出力する(ステップ
117)。
(数18)、(数19)、(数20)に基づき、ステッ
プi+1における数値モデル部内の非線形要素の振動応
答pf2の計算、出力を行う(ステップ115)。
し、終了しない場合は1)に戻る。
用いる非線形要素モデルの例を示すものである。これら
の図において図2のモデルに対応して述べると、横軸の
応答というのは振動応答変位pf2であり、縦軸の反力
というのは非線形要素へ加えられる反力ff2である。
これらの非線形要素モデルは、計算機内で数式またはル
ックアップテーブルの形で用意しておく。なお図3はよ
く見られるヒステリシス特性であり、図4は、一般に近
似度は低下するが計算速度の速い折れ線近似したヒステ
リシス特性である。
と、非線形要素特性の計算が関与するのは図1のステッ
プ112のみであり、しかも後述するようにこのステッ
プと他のステップとは並列演算が容易に行える。従っ
て、従来のように非線形要素を含めた1つの非線形方程
式を解いていくのに比べて計算の高速化がはかれるの
で、試験の時間間隔を小さくでき、実時間ハイブリッド
振動試験の実現が容易となる。
に説明したが、供試体部に対する加振方向が1方向でな
く多方向である場合でも、(数2)、(数3)、(数1
3)〜(数21)は一般化座標で記述しているので、行
列、ベクトルの次元を増やすことによって容易に対応可
能である。このとき、複数のアクチュエータが供試体と
リンク機構を用いて接続されることもあるが、この場
合、処理ステップ111、116で、反力センサにより
計測した供試体部からの反力から数値モデル化部に加わ
る反力ff1を求める計算を行い、ステップ117で、
供試体部に与えるべき加振変位から、リンク機構を考慮
した各アクチュエータの変位目標値を算出し、これを目
標値として供試体を加振するアクチュエータのサーボコ
ントローラへの指令値を計算、出力することにより、対
応可能である。さらに、ステップ117にアクチュエー
タの遅れを補償する処理を追加してもよい。このとき、
アクチュエータの応答実現値の、アクチュエータの前記
変位目標値からの遅れを所定値以下に抑えることができ
る。さらに、アルゴリズム102を実時間で実行しても
よい。
素の数が複数になった場合でも、ベクトル{ff}、
{pf}、マトリックス<FI>、<XO>の次元を拡
張することにより対応可能である。すなわち、複数の非
線形要素の複数の振動応答と、これに対応して発生する
複数の反力がある場合でも、本発明は成立する。同様
に、反力モデルが複数ある場合でも本発明は成立する。
における振動応答と、これが供試体部に与えられた場合
に、供試体部の発生する反力との関係を示すモデルを供
試体モデルとし、この供試体モデルを備え、前記供試体
モデルに基づき、制御装置101から入力された応答を
用いて、供試体部からこの応答に対して発生する反力を
計算し、制御装置101に出力する供試体模擬装置を実
試験部119の代わりに用い、ステップ117では、ス
テップ114より出力された供試体部との境界点の振動
応答pf1を、前記供試体模擬装置に出力する処理を行
い、前記供試体模擬装置の出力する反力をステップ11
6の収集する反力とすることにより、本発明は、実際の
供試体、アクチュエータ、アクチュエータコントロー
ラ、反力センサを用いなくても、構成でき、実現可能で
ある。
変位である場合の例を述べたが、応答は、変位、速度、
および加速度のいずれか、またはこれらの組み合わせで
あってもよい。また、非線形要素の反力モデル化を、変
位応答に対する発生する反力の形で行った例について述
べたが、非線形要素の応答に対する反力のモデル化にお
いて、応答は、変位、速度、および加速度のいずれか、
またはこれらの組み合わせであってもよい。
るための計算機について、その種々の構成法を以下に説
明する。まず、このための計算機は1つでもよいが、十
分な処理速度を実現するには複数のプロセッサで分担し
て処理を行うのがこのましい。図5は、アルゴリズム1
02をプロセッサA、プロセッサB、プロセッサCの3
台のプロセッサを用いて処理する方法の一例を示す。図
中の各処理の番号は、図1に示すアルゴリズム102中
の各処理ステップの番号である。図中点線で示したとこ
ろは、各プロセッサの担当する処理間の同期処理を示
す。ステップ110、111と116、112はそれぞ
れ並列処理可能であり、またステップ114、115も
同様である。従って、図5に示すような並列処理によっ
て、アルゴリズム102の処理時間を短縮することがで
きる。従って、実施の形態により、計算時刻間隔(以
下、計算時間刻みとよぶ)を短縮することが可能とな
り、試験精度を向上させることができる効果がある。
A、プロセッサBの2台のプロセッサを用いて処理する
方法の一例を示す。図中の各処理の番号は図1に示すア
ルゴリズム102中の各処理ステップの番号である。図
中点線で示したところは、各プロセッサの担当する処理
間の同期処理を示す。この処理方法は、非線形を扱うス
テップ112が長い時間を要するときに有効であり、図
6に示すように並列処理によって、アルゴリズム102
の処理時間を短縮することができる。
A、プロセッサB、プロセッサC、プロセッサDの4台
のプロセッサを用いて処理する方法の一例を示す。図中
の各処理の番号は図1に示すアルゴリズム102中の各
処理の番号である。図中点線で示したところは、各プロ
セッサの担当する処理間の同期処理を示す。ここで、図
7では処理ステップ112がさらに高負荷である場合の
例を示している。この一例としてたとえば、非線形要素
の数が2個になった場合、処理ステップ112を2個そ
れぞれの非線形要素の処理112(a)、112(b)
に分割し、これらの各処理は並列に処理可能であるか
ら、各々プロセッサC、プロセッサDに処理させてい
る。また、処理ステップ113はマトリックス演算であ
るから、例えば、いくつかの行ごとに分割することによ
り、並列に処理可能である。このように分割した処理
が、処理ステップ113(a)、113(b)、113
(c)、113(d)であり、これらの各処理をプロセ
ッサA、プロセッサB、プロセッサC、プロセッサDの
各々に処理させている。
A、プロセッサB、の2台のプロセッサを用いて処理す
る方法の一例を示す。図中の各処理の番号は図1に示す
アルゴリズム102中の各処理ステップの番号である。
図中点線で示したところは、各プロセッサの担当する処
理間の同期処理を示す。この例では、アルゴリズム10
2中の処理ステップ112以外の処理ステップをプロセ
ッサAで処理し、処理ステップ112のみをプロセッサ
Bで処理している。この例では、処理ステップ113に
おいて、処理ステップ110、111、112の結果を
用いるため、処理ステップ113の開始までは、プロセ
ッサAとプロセッサBとは並列に動作可能である。この
例は、図6の場合のステップ114、115を同一プロ
セッサで処理するようにしたものに相当する。
理方法を説明したが、いずれも概略的に各プロセッサ間
の処理の関係を示している。実際には同期のとり方、各
処理ステップ間のデータの関係などを正確に定めておく
必要があるので、これを図8の処理方法を用いて次に詳
しく述べる。図11は、図8の処理方法をより詳しく示
したもので、処理ステップ112が高負荷の時に適した
ものである。これは例えば、非線形要素の数が複数個で
ある場合や、応答pf2と反力ff2との関係を示すモデ
ルに複雑な非線型要素モデルを採った場合などである。
のプロセッサが同期していて、図1のアルゴリズム10
2が1巡したときの時刻である。それらの間隔ΔTは一
定で、その各タイムスロットを符号のSLi-1、SLi+1
…で示している。いま、タイムスロットSLi-1のステ
ップ115で算出された非線形要素の振動応答変位pf
2は、時刻tiでの変位であるので、これをpf2(i)
と示す。そうするとこの応答pf2(i)を入力とし
て、タイムスロットSLiのステップ112では応答p
f2(i)に対応する発生反力ff2(i)をプロセッサ
Bで算出する。この反力ff2(i)は、本来タイムス
ロットSLiにおける処理ステップ113に用いられる
べきものであるが、処理ステップ112の処理負荷が重
い場合は、この計算が間に合わないので、反力ff2
(i)は、タイムスロットSLi+1の処理ステップ11
3においてであり、時間ΔT分のずれを生じる。このず
れは、試験の誤差要因となるが、一方では並列処理によ
り計算時間刻みΔTを短縮可能で、時間刻みΔTを小さ
くするほどに誤差が減少できる効果がある。そして並列
処理により、総合的にみて試験精度を向上できるという
効果がある。
テップ110の処理とプロセッサBによるステップ11
2の処理とが各タイムスロットの始点時刻ti、ti+1…
で同時に開始されるとしたが、この各処理の開始時刻は
必ずしも一致する必要はない。図12はこの開始時刻が
一致していない処理方法の例であり、プロセッサAのタ
イムスロットSLAi、SLAi+1…とプロセッサBのタ
イムスロットSLBi、SLBi+1…の位相がΔSだけず
れている場合である。この位相ずれΔSは負の値でもよ
く、タイムスロットSLBiに於けるステップ112の
処理が、タイムスロットSLAi-1に於けるステップ1
15の処理完了後に開始され、かつタイムスロットSL
Ai+1のステップ113開始時刻以前に終了しているよ
うに設定されていればよい。
Bのタイムスロットの位相ずれΔSは一定としたが、こ
のためには両プロセッサ間でタイミング同期系が必要で
ある。しかしこれも、必ず一定である必要はない。即
ち、データフロー計算機のようにプロセッサAのステッ
プ115で応答pf2が算出されると、2つのプロセッ
サの共有メモリ上にフラグを立てて結果を格納し、用意
ができたことをプロセッサBに知らせる。プロセッサB
はこの共有メモリを常時チェックして、フラグを立てて
いるのを見つけるとステップ112の処理を開始する。
そしてその結果を同様の方法でプロセッサAに知らせる
というようにして双方のプロセッサ間で同期をとり処理
を行うことができる。なお、図11、12は2プロセッ
サで図8の処理方法を用いたときの詳細であるが、図5
〜図7の場合も同様であることは云うまでもない。
方法を実行するための別の構成例で、特に図1に示した
処理方法に適した構成である。図13において、プロセ
ッサA1301とプロセッサB1302とはそれぞれD
/A変換器1303、信号線1307、A/D変換器1
304とD/A変換器1306、信号線1308、A/
D変換器1305を介して接続されており、2つのプロ
セッサ間の情報の伝達は、情報を一旦アナログ信号に変
換することにより行われている。振動試験装置等に用い
る計算機(プロセッサ)は、アクチュエータやセンサと
のインターフェースとしてアナログボートを有している
ことが多く、従って図13のA/D、D/A変換器を内
蔵していることが多い。このため、図13の構成は、こ
のような計算機を信号線で接続するだけで構成できる利
点がある。
しており、2つのプロセッサ1401、1402間が通
信装置1403、1404を介して接続されている。本
構成の特徴は、例えば2つのプロセッサが別々のシステ
ムであるとき、特に離れているとき等に有効である。
際しては、評価対象に応じた定数の設定が、特に数値モ
デル化部中の非線形要素を指定するときに必要である。
これに関する定数としては、マトリックス<FI>とマ
トリックス<X0>があり、これらは評価対象の構造で
定まる。そして、線形系の場合に比べて、数値モデル化
中の非線形要素の個数分だけマトリックス<FI>の列
数をふやし、マトリックス<X0>の行数をふやす必要
がある。このためには、ディスプレイ上に各マトリック
スの入力画面を表示し、操作者がこの画面から各マトリ
ックスを入力するとそれを数値モデルに取り込むツール
を用意すればよい。或いは各マトリックスの情報を含む
ファイルを別途用意して、それを読み込むようにしても
よい。また、評価対象が変化しないときには、アルゴリ
ズム102を実行するプログラム中で、数値モデル化部
中に非線形要素を指定しておいてもよい。
ス<X0>の間には次の関係を持たせてもよい。
XO>の一方を前述したようにディスプレイ等を用いて
入力し、他方を(数22)または(数23)に示されて
いるように転置行列として算出するようにしてもよい。
以上のようにして定められるマトリックス<FI>及び
<XO>としては、評価対象が図2の場合は(数16)
及び(数18)で与えられることは云うまでもない。こ
のときの<FI>の入力画面の例を図16に、また<F
I>、<XO>の双方の入力画面の一例を図16及び図
17に示す。
の非線形要素(ばね要素k2、k3)を含む数値モデル化
部302と、供試体部301から成る3自由度系を試験
対象とする場合は、マトリックス<FI>の2列目およ
び3列目が非線形要素の位置を示す情報となり、
転置行列で与えられる。さらに(数24)はより一般化
が可能であって、いま図15の要素khが供試体部、要
素kiが1つめの非線形要素、要素kjが2つめの非線
形要素であるとすると、マトリックス<FI>の非零要
素は
の式でh=1、i=2、j=3の場合に相当する。従っ
て、図15のモデルを画面に表示し、ユーザが非線形要
素や供試体をマウス等で指定することで、(数25)〜
(数30)からマトリックス<FI>が設定できる。ま
た、図18に示すように、画面上でマトリックス<FI
>を入力するようにしてもよい。
たものである。この実施の形態は、図1にて示したアル
ゴリズム102に、実験準備処理2004を追加したも
のである。この実験準備処理2004は、パラメータ入
力処理A2001、非線形要素の指定処理2002、パ
ラメータ入力処理B2003を備えている。パラメータ
入力処理A2001では、実験に必要なパラメータ、例
えば前記第1の数値モデル化部(線形モデル化部)のモ
デルの設定等を行う。パラメータ入力処理B2003で
は、実験に必要なパラメータ、例えば入力速度の設定、
前記第2のモデル(非線形特性)の設定等を行う。非線
形要素の指定処理2002では、前記マトリックス<F
I>、マトリックス<XO>の設定を行うことにより、
非線形要素の指定を行う。
2001および非線形要素の指定処理2002の詳細な
例を示すもので、マトリックス<FI><XO>は図1
8のように画面を見ながら入力してもよいが、ここでは
これらを自動的に作成する方法を示している。この図2
0を図15に示した評価対象を例として説明する。この
場合、供試体部の数(F_hyb)は1である。
を行う(ステップ2101)。図15の例では、DOF=
3となる。次に、入力用図のディスプレイへの表示を行
う(ステップ2102)。入力用図の一例として、例え
ば、図15を示してもよい。次に、供試体部の指定を行
う(ステップ2103)。例えば、図15に示す要素k
1が供試体部である場合、k1を例えばポインティング
装置で供試体部として選択する。これにより、供試体部
指示変数h(1)に、要素k1の属する自由度である1
を設定する。即ち、h(1)=1と設定する。次に、供
試体部の数 F_hyb を設定する(ステップ2104)。
本例の場合、F_hyb=1と設定する。以上が図19の処
理2001に相当する。
の設定を行う(ステップ2105)。例えば、図15に
示す要素k2、k3が非線形要素である場合、これらの
要素を例えばポインティング装置で非線形要素部として
選択する。これにより、非線形要素数 F_NL=2と設定
し、非線形要素部指示変数NL(1)〜NL(F_NL)に、要
素k2、要素k3の属する自由度である2、3を設定す
る。即ち、本例の場合、NL(1)=2、NL(2)=3と
設定する。次に、F_hybとF_NLとの和F_Nを計算する(ス
テップ2106)。本例の場合、F_hyb=1、F_NL=2
であるから、F_N=3となる。
マトリックス<FI>の各成分FI(i、j)を設定す
る。このためにまず、前記i,jの範囲のすべての成分
を0に初期化する(ステップ2107)。本例の場合、
DOF=3、F_N=3であるから、i=1〜3、,j=1〜
3の範囲が有効範囲となる。次に、マトリックス<FI
>の成分FI(h(1)-1,1)に−1を、FI(h(1),1)に
1を設定する(すてっぷ2108)。今の例ではh
(1)=1であるから、FI(0,1)=−1、FI
(1,1)=1である。ただし、FI(0,1)はiの
有効範囲外であるので、その値はマトリックスには設定
されない。次にステップ2109で示した一般的な場合
の式により、その他のFIの成分を求める。今の例では
F_NL=2、F_hyb=1でり、NL(1)=2、NL(2)=3であ
るから、FI(1,2)=−1、FI(2,2)=1、
FI(2,3)=−1、FI(3,3)=1と設定され
る。これは(数24)で示した値である。次に、例えば
マトリックス<FI>の転置行列を求めてマトリックス
<XO>とする(ステップ2110)。以上により非線
形要素の指定と解析に必要なパラメータの準備が行え
る。
化部の中の非線形要素を操作者が容易に、誤りなく指定
できる効果がある。こうして、数値モデル化部に非線形
要素がある場合でも、実モデル部の加振試験と数値モデ
ルの振動応答計算とを実時間で組み合わせて行うことに
より、評価対象物全体の振動応答を求める試験が容易と
なる。
した例を中心に述べたが、本発明は他の試験方法、例え
ば車両試験装置などにも適用可能であることは云うまで
もない。
において、数値モデル化部に非線形要素が含まれる場合
でも、数値モデル化部の振動応答計算を高速に処理でき
る効果があり、この場合でも実時間でのハイブリッド振
動試験を可能とする効果がある。さらに、本発明によっ
て、計算時刻間隔(以下、計算時間刻みとよぶ)を短縮
することが可能となり、試験精度を向上させることがで
きる効果がある。さらに、本発明により、実時間ハイブ
リッド振動試験に際して、数値モデル化部中の非線形要
素を容易に指定することができる効果がある。
ル化部の処理を示すフローチャートである。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
である。
トである。
ートである。
Claims (5)
- 【請求項1】 評価対象物の一部分をなす実物または模
型を供試体としてこれを駆動するための駆動手段と、 該駆動手段に生じる前記供試体からの反力を第1反力と
して測定するための反力測定手段と、 評価対象物の前記供試体以外の部分を第1の部分及び第
2の部分に分けてそれぞれを第1及び第2数値化モデル
としたときに、前記反力測定手段により測定された第1
反力から前記第1数値化モデルに加えられる反力を算出
するための第1の計算手段と、 前記第2数値化モデルの応答に対して当該第2数値化モ
デルが生じる反力を第2反力として算出するための第2
の計算手段と、 前記第1及び第2の計算手段により算出された第1及び
第2の反力と与えられた外力とから前記第1数値化モデ
ルの応答を算出するための第3の計算手段と、 該手段の計算結果から前記供試体との境界点の応答を算
出するための第4の計算手段と、 該手段により算出された境界点の応答を目標値として前
記駆動手段への制御信号を生成し、これを前記駆動手段
へ出力するための第5の計算手段と、 前記第3の計算手段により算出された応答から前記第2
数値化モデルの応答を算出してこれを前記第2の計算手
段へ出力するための第6の計算手段と、 前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6の計算手
段による処理がサイクリックに実行されるように制御す
るための制御手段と、 を備えたことを特徴とする試験装置。 - 【請求項2】 評価対象物の前記供試体以外の部分を、
前記第1の部分及び第2の部分に分割し、かつ前記第2
の部分を表す前記第2数値化モデルで用いる定数を生成
するための数値化モデル分割指定手段を具備したことを
特徴とする請求項1に記載の試験装置。 - 【請求項3】 前記第1ないし第6の計算手段を複数の
プロセッサで構成すると共に、 前記第2の計算手段を構成するプロセッサが作動中に、
前記第2以外の計算手段を構成するプロセッサが並列動
作するように構成したことを特徴とする請求項1に記載
の試験装置。 - 【請求項4】 前記第2の部分が、応答とこれに対する
反力との関係が非線形である要素を含む部分であること
を特徴とする請求項1に記載の試験装置。 - 【請求項5】 評価対象物の一部分をなす実物または模
型を供試体とし、評価対象物の前記供試体以外の部分を
第1の部分及び第2の部分に分けてそれぞれを数値モデ
ル化して第1及び第2数値化モデルとし、 前記供試体を駆動したときに生じる第1反力を測定して
これから前記第1数値化モデルに加えられる反力を算出
する第1の演算を実行し、 前記第2数値化モデルの応答に対して当該第2数値化モ
デルが生じる反力を第2反力として算出する第2の演算
を実行し、 前記第1及び第2の演算により算出された第1及び第2
の反力と与えられた外力とから前記第1数値化モデルの
応答を算出する第3の演算を実行し、 該第3の演算結果から前記供試体との境界点の応答を算
出する第4の演算を実行し、 該第4の演算により算出された境界点の応答を目標値と
して前記供試体を駆動し、 前記第3の演算により算出された応答から前記第2数値
化モデルの応答を算出してこれを前記第2の演算で用い
るようにする第5の演算を実行し、 さらに前記第1、第2、第3、第4、及び第5の演算が
サイクリックに実行されるように制御して評価対象物の
試験を行うようにしたことを特徴とする試験方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03083698A JP3418114B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 試験装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03083698A JP3418114B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 試験装置および方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11230850A JPH11230850A (ja) | 1999-08-27 |
JP3418114B2 true JP3418114B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=12314794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03083698A Expired - Fee Related JP3418114B2 (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 試験装置および方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3418114B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6363789B1 (en) * | 2000-05-31 | 2002-04-02 | The Boeing Company | Acoustic pressure load conversion method to vibration spectra |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP03083698A patent/JP3418114B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11230850A (ja) | 1999-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5163015A (en) | Apparatus for and method of analyzing coupling characteristics | |
JP4158367B2 (ja) | 振動試験装置ならびに振動応答評価方法 | |
JP3644292B2 (ja) | 構造物の加振試験装置及び加振試験方法 | |
JPH0510846A (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 | |
JP3882014B2 (ja) | 構造物の振動試験装置およびその振動試験方法 | |
JP2019128815A (ja) | 物理量予測装置 | |
US5646869A (en) | Numerical simulation system for a physical system suffering random disturbance | |
US7773814B2 (en) | Multi-scale analysis device | |
JP3418114B2 (ja) | 試験装置および方法 | |
JP4612989B2 (ja) | メカトロニクスシステムのシミュレーション方法 | |
JP3383282B2 (ja) | 6自由度シミュレーション方法 | |
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 | |
JP3114358B2 (ja) | 構造物の振動試験装置及び方法 | |
Leros et al. | Matlab-Octave science and engineering benchmarking and comparison | |
JPH0546713A (ja) | 構造体の外力応答シミユレーシヨン画像表示システム | |
JP2770711B2 (ja) | 人体動作視覚化システム | |
JP2903098B2 (ja) | 構造設計方法 | |
JPH05157656A (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 | |
JP2005305584A (ja) | アーム機構運動解析装置 | |
McFarland | Analysis of passive and active discrete-distributed linear dynamical systems using Green's function methods | |
JPH11281522A (ja) | 振動特性解析方法及び装置 | |
Janda | Modeling and Control of Sound and Vibration for Smart Structures | |
JPS63278105A (ja) | 制御系解析装置 | |
JP3644291B2 (ja) | 振動試験のモニタリングシステム | |
Breunung et al. | Frequency response based identification of nonlinear oscillators |
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: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
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: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
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: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
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: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
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: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
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: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
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: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
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: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
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 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080411 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |