一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种悬浮隧道流‑固耦合混合模拟测试方法与装置。本方法用于分析研究流体作用下的悬浮隧道系统的疲劳问题。具体的步骤包括：将整体结构划分成物理子结构和数值子结构；基于有限元算法或相关软件，对数值子结构建立数值仿真模型；将物理子结构按照足尺模型或缩尺模型进行预制加工及安装；通过控制系统、数据交互系统和数据采集系统，完成由数值子结构的计算信息对物理子结构的加载控制，及由物理子结构的测量信息对数值子结构的模型更新；最终通过可视化界面监控、提取所需信息。本发明专利技术既能精确捕捉关键结构动态响应的性能，又能克服传统试验技术的场地限制、维护费用高昂等问题。

A Hybrid Test Method and Device for Flow-Solid Coupling in Suspension Tunnel

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试方法与装置
本专利技术涉及土木工程结构仿真与试验
，具体涉及一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试方法与装置。
技术介绍
悬浮隧道系统主要由管体、锚索、基础、驳岸等组成，运营阶段还包括行驶的车辆等。作为一种大跨径的新型深水交通结构物，从结构形式来看，悬浮隧道管体一般较长，在自身重力、浮力和波流及环境作用下，及有可能出现较大的刚体位移及旋转，几何特征上表现出明显的非线性；在洋流、波浪力等作用下，隧道内的移动车辆、隧道与环境系统可能发生耦合振动；此外，由于流体冲刷、海水盐度分布等因素，悬浮隧道系统在环境作用下的疲劳破坏问题也不容忽视。在纯数值模拟中，由于悬浮隧道系统的非线性特性和流-固耦合效应，难以进行结构模拟计算，而且大多采用高度简化模型。在传统振动台试验下，虽然可以捕捉结构动态特性，但受到场地限制、维护费用高昂等因素影响，很难进行悬浮隧道系统的流-固耦合问题研究。因此，基于子结构技术的混合模拟试验是一种有效的技术手段，能够精确捕获结构动态响应。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有技术所存在的不足之处，提供一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬浮隧道流‑固耦合混合模拟测试方法与装置,用于分析研究流体作用下的悬浮隧道系统的疲劳问题。其特征在于该方法的具体步骤是：(a)将整体结构划分成物理子结构和数值子结构；(b)基于有限元算法或相关软件，对数值子结构建立数值仿真模型；(c)将物理子结构进行预制加工及安装；(d)通过控制系统、数据交互系统和数据采集系统，完成由数值子结构的计算信息对物理子结构的加载控制，及由物理子结构的测量信息对数值子结构的模型更新；(e)通过可视化界面监控、提取所需信息。

【技术特征摘要】
1.一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试方法与装置,用于分析研究流体作用下的悬浮隧道系统的疲劳问题。其特征在于该方法的具体步骤是：(a)将整体结构划分成物理子结构和数值子结构；(b)基于有限元算法或相关软件，对数值子结构建立数值仿真模型；(c)将物理子结构进行预制加工及安装；(d)通过控制系统、数据交互系统和数据采集系统，完成由数值子结构的计算信息对物理子结构的加载控制，及由物理子结构的测量信息对数值子结构的模型更新；(e)通过可视化界面监控、提取所需信息。2.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试方法与装置，其特征在于步骤(a)划分物理子结构与数值子结构的具体方法为：将悬浮隧道管体、锚索及车辆作为物理子结构，将流体作为数值子结构进行仿真模拟。3.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试方法与装置，其特征在于步骤(b)建立数值子结构模型的具体方法如下：(i)根据结构的基本信息，建立基于各类有限元理论或有限元软件的数值子结构模型；(ii)选取积分方法和积分步长，求解结构的运动方程。4.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试方法与装置，其特征在于步骤(c)加工物理子结构的具体方法为：根据物理子结构模型规模和复杂程度，将物理子结构以足尺模型或者缩尺模型进行工厂预制加工及安装。5.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道流-固耦合混合模拟测试方法与装置，其特征在于步骤(d)控制对物理子结构加载的具体方法如下：(i)在控制系统内完成对数值子结构模型在每一个数值积分步长内的位移预测、速度预测、加速度预测及内力求解，并采用控制算法进行修正；(ii)由数据交互系统和控制系统，读取数值子结构与物理子结构连接处的修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：段元锋，方怡，章红梅，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33