JP3644291B2 - Vibration test monitoring system - Google Patents
Vibration test monitoring system Download PDFInfo
- Publication number
- JP3644291B2 JP3644291B2 JP05662099A JP5662099A JP3644291B2 JP 3644291 B2 JP3644291 B2 JP 3644291B2 JP 05662099 A JP05662099 A JP 05662099A JP 5662099 A JP5662099 A JP 5662099A JP 3644291 B2 JP3644291 B2 JP 3644291B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- specimen
- vibration response
- vibration
- virtual environment
- response
- 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
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動試験での振動応答のモニタリングシステムに係り、特に部分構造物や縮小模型の耐震試験や、部分構造物の振動試験と全体構造物の数値実験をオンラインで行う仮動試験等に好適な振動モニタリングシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の振動試験での計測データ表示には、計測された振動応答の時刻歴波形表示または2つの異なる計測データ間の相関関係(例えば荷重変位関係の履歴線図等)の逐次表示が用いられる。また、例えば「ME'SCOPE OPERATING MANUAL」 (Vibrant Technology,Inc社)等に示されるように、供試体を模擬する数値図形データ,計測された振動応答と図形データの位置対応に関するデータ、及び、非計測点の振動応答を計測された振動応答により補間する方法に関するデータをあらかじめ入力しておいて、これらを基に計測された振動応答を加工して、供試体の振動応答を動画表示させるのが一般的であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の振動試験のモニタリング方法における動画表示方法では、供試体部分のみを対象に振動応答を表示していたため、部分構造試験や縮尺模型試験では、供試体が支持または被支持される構造物へ与える影響等実環境との相互作用を考慮した振動応答を把握できない。
【0004】
このため振動試験終了後に計測データをディジタル化して計算機へ入力し、供試体が実環境で使用される状況を考慮した解析または演算を行う必要があり、実験による現象解明のための作業が煩雑であった。
【0005】
特に、地震等の外力が加わる構造物の振動応答を調べる方法のひとつである、構造物の一部分のみを供試体とし、他の部分は計算機内に数値モデル化し、供試体の加振実験と他の部分の数値実験をオンラインで行う仮動実験においては、供試体の振動応答のみを表示するだけでは、全体構造系の振動変形が把握しづらく、実験終了後に、加振データ,計測データ、及び、数値実験結果データなどを参照して検証を行うなど作業が煩雑であった。
【0006】
さらに、部分構造である供試体の減衰を変化させたり、あるいはウエイトを付加する等の構造変更により全体系の応答の変化を調べるパラメータ実験を行う場合でも、各実験ごとに全体構造系の変位,応力などを実験を行いながら瞬時に応答を把握すれば、開発の効率化を図ることができる。
【0007】
また、大型振動台等による耐震実験などでは、入力波形として実際の地震波形を用いる場合のみならず、あらかじめ数値シミュレーションにより求めた供試体のすえつけ位置での地震応答波形を用いる場合がある。
【0008】
従来の試験結果表示手法では、振動台の揺れと供試体の揺れの表示であり、地震波がどのようにすえつけ構造物を介して供試体を揺らせているかを把握しづらかったり、すえつけ位置での揺れが地面の揺れと性質が大きく異なる場合に、実験終了後のデータ加工作業が必要であった。
【0009】
本発明の目的は、上記問題を解決し、振動実験と、実験データ加工及び表示を同時に行う振動モニタリングシステムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、供試体を時間とともに変化する外力で加振する振動試験に使用され、時間とともに変化する供試体の振動応答を計測する計測手段と、この計測手段が計測した供試体の実測振動応答を加工する加工手段と、計測手段が計測した供試体の実測振動応答を前記加工手段へ逐次オンライン転送する転送手段と、加工手段が加工した供試体の振動応答に基づいて供試体の振動変形挙動を逐次表示する表示装置とを備える振動モニタリングシステムにおいて、加工手段には、仮想的な環境の力学モデルデータベースと、供試体に外力が作用したときの仮想的な環境の振動応答データベースと、供試体と仮想的な環境の形状に関する形状モデルデータベースが接続されており、加工手段は、仮想的な環境の力学モデルデータベースを用いて仮想的な環境の振動応答データベースから、供試体の振動応答を計測した計測時刻と同時刻における仮想的な環境の振動応答を取り込む仮想環境の振動応答の定義手段と、供試体の実測振動応答と定義手段が取り込んだ仮想環境の振動応答とを合成する合成手段と、合成手段が合成した振動応答および形状モデルデータベースから供試体を含む仮想的な環境の振動応答を作画する作画手段とを備え、表示装置は作画手段が作画した画像を逐次表示可能であることにより、達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1に本発明による振動モニタリングシステムの一実施例を示す。図において、1は加振機、2は供試体、3は振動応答の計測手段、4は振動応答の転送手段、5は供試体の実測振動応答の計測時刻と同時刻の仮想環境の振動応答の定義手段、6は供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段、7は供試体と仮想環境の作画手段、8は表示装置、9は仮想環境の力学データベース、10は仮想環境の振動応答データベース、11は供試体と仮想環境の形状データベースであり、102は加工手段であり、仮想環境の振動応答の定義手段5,供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段6,供試体と仮想環境の作画手段7が装備されている、例えば計算機等の処理装置である。
【0012】
図1において、加振機1はあらかじめ加振機の制御装置101に入力された加振波形を再現するように作動するものである。振動応答の計測装置3は変位や加速度などの振動応答を電気信号として感知するものである。振動応答の転送手段4は、電気信号としてとりこまれた振動応答を数値データとして加工手段102に転送するものである。
【0013】
供試体の実測振動応答の計測時刻と同時刻の仮想環境の振動応答の定義手段5,供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段6,供試体と仮想環境の作画手段7は具体的には加工手段102内部に備えられたデータ処理手順のプログラムであり、仮想環境の力学データベース9,仮想環境の振動応答データベース10,供試体と仮想環境の形状データベース11は例えば前記加工手段102に接続された外部記憶装置上のデータファイルである。表示装置8は前記加工手段102に接続された具体的にはCRTディスプレイ等である。
【0014】
本実施例において、供試体の実測振動応答の計測時刻と同時刻の仮想環境の振動応答の定義手段5は、仮想環境の力学データベース9と仮想環境の振動応答データベース10より必要なデータをとりこみ、あらかじめ定めた方法に従って供試体の振動応答が計測されたのとほぼ同時刻の仮想環境の振動応答を決定するものであり、例えば計測された供試体の振動応答を入力として仮想環境の振動応答を数値シミュレーションにより算出するものでもよい。
【0015】
供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段6は、ある時刻での供試体の実測振動応答と、その時刻での仮想環境の振動応答とを例えば変形データ等のあらかじめ選択した物理量に関する作画用の振動応答データとして作成するプログラムであり、具体的には表示時刻の選択,表示する物理量の選択された時刻での値の読み込み、あらかじめ定められた画面の視点に応じた前記選択された物理量の演算,画面情報への変換という手段がとられる。
【0016】
供試体と仮想環境の画像手段7は、供試体と仮想環境の形状データベース11より必要なデータをとりこみ、前記振動応答の合成手段6により作成された作画用の振動応答データを用いて、供試体及び仮想的な環境の例えば変形図等の振動応答状態を表す図として図化する。作図情報は、表示装置8により表示される。
【0017】
本実施例によれば、供試体の加振実験を行い、実測振動応答と、定めた方法に従って加工されたその時刻での仮想的な環境の振動応答とを、逐次同一画面で表示するために、振動実験を行いながら供試体を支持または非支持される構造物へ与える影響等を把握でき、現象の理解を促し、また、実験データの後処理の作業を省くことができる。
【0018】
図2には、本発明の別の実施例である耐震試験の振動モニタリングへの適用例を示す。供試体2は加振機1に連結された振動台201に搭載され、振動台201を介して加振機1により加振機の制御装置101に入力されている地震波で加振される。加振による供試体の振動応答は振動応答の計測装置3で計測され、振動応答の転送手段4により加工手段102へ転送される。
【0019】
加工手段102に装備された供試体の実測振動応答の計測時刻と同時刻の仮想環境の振動応答の定義手段5は、あらかじめ実物あるいは仮想環境の力学的モデルを用いた数値シミュレーション等により試験で用いているものと同じ地震波波形に対する地震応答を仮想環境の振動応答データベース10として準備しておき、その中から必要な時刻の地震応答データをとりこむ。
【0020】
供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段6は、供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答を用いて定められた視点からの例えば変形挙動等の振動応答を表すように変換及び合成を行い作画用の振動応答データを作成する。
【0021】
供試体と仮想環境の作画手段7は、供試体及び仮想環境の形状データベース
11と、振動応答の合成手段6より得られた作画用の振動応答データとを用いて、供試体及び仮想環境の例えば変形図等の振動応答状態に関する図を作図する。供試体及び仮想環境の振動応答挙動として作成された作図情報は、表示装置8により逐次表示される。
【0022】
図3は、表示画面301の静止時の表示例であり、図4は表示画面301のある時刻での変形図の表示例であり、それぞれ供試体302と仮想環境303が同一画面で、同一の地震波に対する同一時刻の振動変形挙動として図化されている。表示においては、図4に示すように、地震入力波形または選択した点の選択した物理量の時刻歴波形などを同時に表示してもよい。
【0023】
本実施例によれば、供試体の地震波加振実験結果を、同一地震波による仮想環境の振動応答と逐次同一画面で表示できるため、構造諸元の異なる構造物の地震応答との比較が容易になる。または、加振波形が供試体のすえつけ位置での地震応答波形である場合では、供試体と供試体がすえつけられている構造物の地震応答を同時に表示でき、地面の揺れがどのように供試体に伝わるか容易に把握できる。このため、実験データの後処理を省くことができる効果がある。
【0024】
図5は、本発明のさらに別の実施例であり、本発明の仮動実験への一適用例を示す。例えば、図6に示すような多層の全体構造物601の最下層602を供試体としてとりだし、全体構造物と基礎との境界より地震波等で加振される場合の振動応答を調べることを考える。
【0025】
図5において、部分構造供試体501は加振機で加振し、他の部分は加振機1に接続された制御用計算機101内の数値モデルに時々刻々の部分構造供試体501の実測振動応答と入力地震波データを作用させて数値シミュレーション解析を行い、その結果をもとに加振機の加振条件を定める仮動実験を行う。加振による部分構造供試体501の振動応答は振動応答の計測装置3で計測され、振動応答の転送手段4により加工手段102へ転送される。
【0026】
加工手段102に装備された供試体の実測振動応答の計測時刻と同時刻の仮想環境の振動応答の定義手段5は、供試体の計測された振動応答の変位,加速度,反力等と入力地震波データより、供試体以外の部分の振動応答を数値シミュレーションする手段502により供試体の実測振動応答の計測時刻とほぼ同時刻での仮想的な全体構造物の振動応答を計算する。
【0027】
供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段6は、ある時刻での供試体の計測された振動応答と、その時刻での仮想環境の振動応答より定められた物理量を選び、定められた視点からの例えば変形挙動を表すように振動応答の変換及び合成を行い作画用の振動応答データを作成する。
【0028】
供試体と仮想環境の作画手段7は、供試体と仮想的な全体構造物の形状データを備える仮想環境の形状データベース11,振動応答の合成手段7より得られた作画用の振動応答データとを用いて、供試体を含む仮想的な全体構造物の例えば振動変形図等の振動応答状態に関する図を作図する。
【0029】
実物大の仮想構造物の例えば振動変形挙動として作成された作図情報は、表示装置8により逐次表示される。供試体の計測された振動応答の変位,加速度,反力等と地震入力波形とより供試体以外の部分の振動応答を数値シミュレーションする手段502は例えば運動方程式数1に従い供試体以外の部分の加速度,速度,変位等を求めてもよい。
【0030】
【数1】
【0031】
ここで、[M]は仮想全体構造の供試体以外の部分についての質量マトリクス
[C]は仮想全体構造の供試体以外の部分についての質量マトリクス
[K]は仮想全体構造の供試体以外の部分についての剛性マトリクス
[x]は仮想全体構造の供試体以外の部分についての変位ベクトル・ は時間微分
{f}は地震等により仮想全体構造の供試体以外の部分に加わる外力ベクトル
{q}は供試体より仮想全体構造の供試体以外の部分に加わる反力ベクトル
また、加振機1に接続された制御用計算機101は、供試体の計測された振動応答の変位,加速度,反力等と地震入力波形を用いて供試体以外の部分の振動応答を数値シミュレーションする手段502と同じ働きをすることより、制御用計算機101より仮想的な全体構造系の振動応答数値シミュレーション結果を転送手段503により加工手段102へ転送してもよい。
【0032】
図7は、図5の仮動実験の従来の振動実験結果の表示方法に従う供試体部分602だけの変形図の表示画面であり、図8は、本発明を実施した場合の仮想的な全体構造系601の変形図の表示画面の例である。
【0033】
本実施例によれば、部分構造試験を行いながら全体構造物の応答が把握できるため、実験データの後処理の手間が省けるとともに、部分構造の変更による全体応答の変化が実験を行いながら把握できるため、構造改良に費やす時間が短縮される。
【0034】
図9は、本発明のさらに別の一実施例である。供試体2は加振機1によりあらかじめ加振機の制御装置101に入力された加振波形により載荷される。振動応答の計測装置3により計測された供試体の実測振動応答は、振動応答の転送手段4により電気信号として加工手段102に転送される。
【0035】
加工手段102に装備された供試体の実測振動応答の計測時刻と同時刻の仮想環境の振動応答の定義手段5は、仮想環境の力学データベース9と仮想環境の振動応答データベース10より必要なデータをとりこみ、あらかじめ定めた方法に従って供試体の振動応答が計測されたのとほぼ同時刻の仮想環境の振動応答を決定するものである。
【0036】
また、供試体の実測振動応答及び前記定義手段5により定義された仮想環境の振動応答は、定義後振動応答の記憶手段901により定義後の振動応答データファイル902に記憶される。定義後の振動応答データファイル902は、実験終了後に参照可能なデータファイルであり、加工手段102に接続された外部記憶装置であってもよい。
【0037】
また、供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段6は、ある時刻での供試体の実測振動応答と、その時刻での仮想環境の振動応答とを例えば変形データ等の作画用の振動応答データとして作成する。
【0038】
供試体と仮想環境の作画手段7は、供試体と仮想環境の形状データベース11より必要なデータをとりこみ、前記合成手段6により作成された作画用の振動応答データを用いて、供試体及び仮想的な環境の例えば変形図等の振動応答状態を図化する。作図情報は、表示装置8により表示される。
【0039】
本実施例によれば、供試体の加振実験を行い、計測された振動応答と、定めた方法に従って加工されたその時刻での仮想的な環境の振動応答とを、逐次同一画面で表示するとともに、振動応答に関するデータを記憶し、実験終了後に参照可能としているために、実験データの後処理を合理化できる。
【0040】
図10は、本発明のさらに別の一実施例である。供試体2は加振機1によりあらかじめ加振機の制御装置101に入力された加振波形により載荷される。振動応答の計測装置3により計測された供試体の実測振動応答は、振動応答の転送手段4により電気信号として加工手段102に転送される。
【0041】
加工手段102に装備された供試体の実測振動応答の計測時刻と同時刻の仮想環境の振動応答の定義手段5は、仮想環境の力学データベース9と仮想環境の振動応答データベース10より必要なデータをとりこみ、あらかじめ定めた方法に従って供試体の振動応答が計測されたのとほぼ同時刻の仮想環境の振動応答を決定するものである。
【0042】
また、供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段6は、ある時刻での供試体の実測振動応答と、その時刻での仮想環境の振動応答とを作画用の振動応答データとして合成及び変換等により作成する。
【0043】
供試体と仮想環境の作画手段7は、供試体と仮想環境の形状データベース11より必要なデータをとりこみ、前記合成手段6により作成された作画用の振動応答データを用いて、供試体及び仮想的な環境の振動応答に関する作画情報を作成して図化する。作画情報は例えば変形図等であってもよい。
【0044】
作画手段7により作成された供試体及び仮想的な環境の振動応答に関する作画情報は、作画情報記憶手段1001により、画像データファイル1002に記憶される。画像データファイル1002は、実験終了後に参照可能なデータファイルであり、加工手段102に接続された外部記憶装置であってもよい。作画手段7により作成された作図情報は、表示装置8により表示される。
【0045】
本実施例によれば、供試体の加振実験を行い、計測された振動応答と、定めた方法に従って加工されたその時刻での仮想的な環境の振動応答とを、逐次同一画面で表示するとともに、画像データを記憶し、実験終了後に参照可能としているために、実験データの後処理における図化作業を合理化できる。
【0046】
図11は、本発明のさらに別の一実施例である。加振機1に接続される振動台201上に、大型構造物の縮尺模型供試体1101が搭載されている。加振による供試体の振動応答は振動応答の計測装置3で計測され、振動応答の転送手段4により加工手段102へ転送される。
【0047】
加工手段102に装備された仮想環境の振動応答の定義手段5は、供試体の計測された振動応答の変位,加速度等の各物理量に対して、縮尺模型と実物大の仮想構造物との間の力学的相似則に従う変換手段1102により、実物大の仮想構造物の振動応答に変換する。
【0048】
供試体の振動応答計測点に対応する実物大の仮想構造物の点についての振動データは得られているが、供試体の振動応答計測点に対応しない実物大の仮想構造物の点の振動応答は、非計測点対応点振動データ作成手段1103により振動データが得られている点の振動応答に基づき補間して求めてもよいし、あらかじめ実物大の仮想構造物の振動応答計算等を行った結果の振動データを仮想環境の振動応答データベース10として準備しておきその中から必要に応じてとりこんでもよい。
【0049】
また、本実施例では供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段6は、ある時刻での供試体の実測振動応答と、その時刻での仮想環境の振動応答より定められた物理量を選び、定められた視点からの振動応答を表すように振動応答の変換及び合成を行って作画用の振動応答データを作成する。
【0050】
供試体と仮想環境の作画手段7は、実物大の仮想構造物の形状データを備える仮想環境の形状データベース11と、振動応答の定義手段5より得られた実物大の仮想構造物の作画用の振動応答データとを用いて、実物大の仮想構造物の振動応答を作図する。
【0051】
実物大の仮想構造物の例えば変形図等の振動応答として作成された作図情報は、表示装置8により逐次表示される。縮尺模型と実物大の仮想構造物との間の力学的相似則に従う変換手段1102では、供試体と実物大の仮想構造物の長さをそれぞれLm,Lpとすると実物大の仮想構造物の変位δpは、計測された変位δmにLm/Lpを乗じて求めたり、実物大の仮想構造物の応力σpは計測された応力σmに実物大の仮想構造物の縦弾性係数Epを供試体の縦弾性係数Emで除したものを乗じて求めてもよい。
【0052】
本実施例によれば、縮尺模型の振動試験を行うと同時に、実物の振動応答が把握できるために、実験データの後処理の手間が短縮される効果がある。
【0053】
図12は、本発明の振動モニタリングシステムの表示画面の一例である。これは、加振実験の対象の供試体の振動による変形図302と、仮想環境として供試体の振動による音圧を数値シミュレーションにより求めた結果を同一画像で示すものである。
【0054】
音圧をある定めた数値範囲に応じてレベル分けし、図12では例えばレベル1の音圧を1201,レベル2の音圧を1202,レベル3の音圧を1203,レベル4の音圧を1204とし、それぞれの線分で囲まれる範囲をそれぞれの音圧レベルに対応する色で塗りつぶして表示する。
【0055】
本実施例によれば、供試体の振動試験を行いながら、供試体の振動応答が仮想的な環境へ与える影響を変形と応力など複数の物理量により把握でき、現象の理解を促し、実験データの後処理に費やす時間を短縮でき試験及び解析コスト,構造改良に伴うコストの低減を図ることができる効果がある。
【0056】
【発明の効果】
本発明の振動モニタリングシステムによれば、従来の動画表示方法では,供試体のみを対象とする動画表示であるため、部分構造試験や縮尺模型試験等での供試体に支持または被支持される構造物との動的な相互作用を考慮した振動応答を振動試験を行いながら把握できるため、実験データの後処理に費やす時間を短縮でき試験及び解析コストの低減を図ることができる.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による振動モニタリングシステムの一実施例の構成を示す図である。
【図2】本発明による振動モニタリングシステムの一実施例を示す図である。
【図3】図2の振動モニタリングシステムの静止時の表示画面を示す図である。
【図4】図2の振動モニタリングシステムのある時刻の表示画面を示す図である。
【図5】本発明による振動モニタリングシステムの一実施例を示す図である。
【図6】図5の振動モニタリングシステムを適用する構造物の図である。
【図7】従来の仮動実験での変形の表示例を示す図である。
【図8】図5の振動モニタリングシステムの変形の一表示例を示す図である。
【図9】本発明による振動モニタリングシステムの一実施例を示す図である。
【図10】本発明による振動モニタリングシステムの一実施例を示す図である。
【図11】本発明による振動モニタリングシステムの一実施例を示す図である。
【図12】本発明の振動モニタリングシステムの一表示例を示す図である。
【符号の説明】
1…加振機、2…供試体、3…計測装置、4…転送手段、5…実測振動応答の計測時刻と同時刻の仮想環境の振動応答の定義手段、6…供試体の実測振動応答と仮想環境の振動応答の合成手段、7…供試体と仮想環境の作画手段、8…表示装置、9…仮想環境の力学データベース、10…仮想環境の振動応答データベース、11…供試体と仮想環境の形状データベース、101…加振機の制御装置、102…加工手段、201…振動台、301…表示画面、302…表示された供試体、303…表示された仮想環境、501…部分構造供試体、502…供試体以外の部分の振動応答を数値シミュレーションする手段、503…振動応答数値シミュレーション結果の転送手段、601…多層の全体構造物、602…多層の全体構造物の最下層、901…同時刻の供試体の実測振動応答と仮想環境の定義された振動応答の記憶手段、902…定義後の振動応答データファイル、1001…作画情報の記憶手段、1002…画像データファイル、1101…大型構造物の縮尺模型供試体、1102…縮尺模型と実物大の仮想構造物との間の力学的相似則に従う変換手段、1103…非計測点対応点振動データ作成手段、1201…仮想環境の音圧表示におけるレベル1の音圧範囲、1202…仮想環境の音圧表示におけるレベル2の音圧範囲、1203…仮想環境の音圧表示におけるレベル3の音圧範囲、1204…仮想環境の音圧表示におけるレベル4の音圧範囲。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration response monitoring system in a vibration test, particularly for seismic tests of substructures and reduced models, and for subsistence tests that perform on-line vibration tests of substructures and numerical experiments of the entire structure. The present invention relates to a suitable vibration monitoring system.
[0002]
[Prior art]
For the measurement data display in the conventional vibration test, a time history waveform display of the measured vibration response or a sequential display of a correlation between two different measurement data (for example, a history diagram of a load displacement relationship) is used. In addition, as shown in “ME'SCOPE OPERATING MANUAL” (Vibrant Technology, Inc.), etc., numerical figure data that simulates a specimen, data on the positional correspondence between measured vibration response and figure data, and non- It is possible to input in advance data related to the method of interpolating the vibration response of the measurement point based on the measured vibration response, process the vibration response measured based on these data, and display the vibration response of the specimen as a movie. It was general.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the moving image display method in the conventional vibration test monitoring method described above, the vibration response is displayed only for the specimen part. Therefore, in the partial structure test and the scale model test, the structure in which the specimen is supported or supported. It is impossible to grasp the vibration response considering the interaction with the real environment such as the influence on the environment.
[0004]
For this reason, it is necessary to digitize the measurement data after the vibration test and input it to the computer to perform analysis or calculation taking into account the situation in which the specimen is used in the actual environment. there were.
[0005]
In particular, one of the methods for examining the vibration response of a structure to which an external force such as an earthquake is applied, only a part of the structure is used as a specimen, and the other part is numerically modeled in a computer to perform vibration tests on the specimen and others. In the temporary motion experiment in which the numerical experiment of this part is performed online, it is difficult to grasp the vibration deformation of the entire structural system only by displaying only the vibration response of the specimen. After the experiment is completed, the excitation data, measurement data, and The work was complicated, for example, verification was performed with reference to numerical experiment result data.
[0006]
Furthermore, even when conducting parametric experiments to investigate changes in the response of the entire system by changing the structure of the test specimen, which is a partial structure, or adding weights, the displacement of the entire structure system, If the response is grasped instantaneously while conducting experiments on stress, etc., development efficiency can be improved.
[0007]
In addition, in an earthquake resistance test using a large shaking table or the like, not only an actual earthquake waveform is used as an input waveform, but also an earthquake response waveform at a mounting position of a specimen obtained in advance by numerical simulation may be used.
[0008]
The conventional test result display method is a display of shaking of the shaking table and shaking of the specimen, and it is difficult to grasp how the seismic wave is shaking the mounting structure, or at the setting position. Data processing work after the end of the experiment was necessary when the swaying of the rock was significantly different from the ground swaying.
[0009]
An object of the present invention is to provide a vibration monitoring system that solves the above-described problems and simultaneously performs vibration experiments and experiment data processing and display.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above-mentioned purpose is used for a vibration test in which a specimen is vibrated with an external force that changes with time. A measuring means for measuring a vibration response of the specimen that changes with time, and an actual vibration response of the specimen measured by the measuring means. Processing means for processing the specimen, transfer means for sequentially transferring the measured vibration response of the specimen measured by the measuring means to the processing means, and vibration deformation behavior of the specimen based on the vibration response of the specimen processed by the processing means In the vibration monitoring system comprising a display device for sequentially displaying a virtual environment dynamic model database, a virtual environment vibration response database when an external force acts on the specimen, and a specimen And a shape model database related to the shape of the virtual environment are connected to each other. A virtual environment vibration response that captures the virtual environment vibration response at the same time as the measurement time when the vibration response of the specimen was measured from the vibration response database of the typical environment, and the measured vibration response of the specimen comprising synthesizing means for synthesizing the vibration response of the virtual environment captured by the means, and create image means combining means for drawing a vibrational response of the virtual environment that contains the specimen from the vibration response and the shape model database were synthesized, The display device is achieved by being able to sequentially display images drawn by the drawing means.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of a vibration monitoring system according to the present invention. In the figure, 1 is a vibrator, 2 is a specimen, 3 is a vibration response measuring means, 4 is a vibration response transferring means, and 5 is a vibration response of the virtual environment at the same time as the measurement time of the measured vibration response of the specimen. 6 is a synthesizing means for the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment, 7 is a drawing means for the specimen and the virtual environment, 8 is a display device, 9 is a dynamic database of the virtual environment, and 10 is a virtual environment. , 11 is a shape database of the specimen and the virtual environment, 102 is a processing means, definition means 5 for the vibration response of the
[0012]
In FIG. 1, a
[0013]
The means for defining the vibration response of the virtual environment at the same time as the measurement time of the measured vibration response of the specimen, the means for synthesizing the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the
[0014]
In this embodiment, the virtual environment vibration response defining means 5 at the same time as the measurement time of the measured vibration response of the specimen takes in necessary data from the dynamic environment
[0015]
The synthesizing means 6 of the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment is a physical quantity selected in advance, such as deformation data, from the measured vibration response of the specimen at a certain time and the vibration response of the virtual environment at the time. Is generated as vibration response data for drawing, specifically, selection of a display time, reading of a value of a physical quantity to be displayed at a selected time, and the selection according to a predetermined screen viewpoint Means of calculating physical quantities and converting to screen information are taken.
[0016]
The specimen and virtual environment image means 7 fetches necessary data from the specimen and virtual
[0017]
According to the present embodiment, the vibration test of the specimen is performed, and the actual vibration response and the vibration response of the virtual environment at that time processed according to the defined method are sequentially displayed on the same screen. It is possible to grasp the influence of the specimen on the structure that is supported or unsupported while conducting the vibration experiment, to facilitate understanding of the phenomenon, and to omit the post-processing work of the experimental data.
[0018]
In FIG. 2, the example of application to the vibration monitoring of the seismic test which is another Example of this invention is shown. The
[0019]
The virtual environment vibration
[0020]
The synthesizing means 6 of the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment represents a vibration response such as a deformation behavior from a viewpoint determined by using the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment. Convert and combine to create vibration response data for drawing.
[0021]
The specimen and virtual environment drawing means 7 uses, for example, the specimen and virtual
[0022]
3 is a display example when the
[0023]
According to this embodiment, the seismic excitation test result of the specimen can be displayed on the same screen sequentially with the vibration response of the virtual environment due to the same seismic wave, so it is easy to compare with the seismic response of structures with different structural specifications. Become. Or, if the excitation waveform is the seismic response waveform at the mounting position of the specimen, the seismic response of the specimen and the structure where the specimen is installed can be displayed at the same time, and how the ground shaking You can easily grasp whether it is transmitted to the specimen. For this reason, there is an effect that post-processing of experimental data can be omitted.
[0024]
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention and shows an application example of the present invention to a temporary motion experiment. For example, consider the case where a
[0025]
In FIG. 5, the
[0026]
The
[0027]
The synthesis means 6 for the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment selects a physical quantity determined from the measured vibration response of the specimen at a certain time and the vibration response of the virtual environment at that time, For example, vibration response data for drawing is generated by converting and synthesizing the vibration response so as to represent, for example, the deformation behavior from the given viewpoint.
[0028]
The specimen and virtual environment drawing means 7 includes the virtual
[0029]
Drawing information created as, for example, vibration deformation behavior of a full-scale virtual structure is sequentially displayed by the
[0030]
[Expression 1]
[0031]
Here, [M] is a mass matrix [C] for a part other than the virtual whole structure specimen, and [C] is a mass matrix [K] for a part other than the virtual whole structure specimen, except for the virtual whole structure specimen. The stiffness matrix [x] is the displacement vector for the part other than the specimen of the virtual whole structure, and is the time derivative {f} is the external force vector {q} applied to the part other than the specimen of the virtual whole structure due to an earthquake or the like. The reaction force vector applied to the part other than the specimen of the virtual whole structure from the specimen, and the
[0032]
FIG. 7 is a display screen of a modified view of only the
[0033]
According to this embodiment, since the response of the whole structure can be grasped while performing the partial structure test, the labor of post-processing of the experimental data can be saved, and the change of the whole response due to the change of the partial structure can be grasped while performing the experiment. Therefore, the time spent for structural improvement is shortened.
[0034]
FIG. 9 shows still another embodiment of the present invention. The
[0035]
The virtual environment vibration
[0036]
Further, the actual vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment defined by the definition means 5 are stored in the vibration response data file 902 after definition by the storage means 901 of the post-definition vibration response. The vibration response data file 902 after the definition is a data file that can be referred to after the end of the experiment, and may be an external storage device connected to the processing means 102.
[0037]
Further, the synthesizing means 6 of the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment is used to draw the measured vibration response of the specimen at a certain time and the vibration response of the virtual environment at that time, for example, for drawing deformation data or the like. Created as vibration response data.
[0038]
The specimen and virtual environment drawing means 7 fetches necessary data from the specimen and virtual
[0039]
According to the present embodiment, the vibration test of the specimen is performed, and the measured vibration response and the vibration response of the virtual environment at that time processed according to the defined method are sequentially displayed on the same screen. At the same time, since data related to vibration response is stored and can be referred to after the experiment is completed, post-processing of the experiment data can be streamlined.
[0040]
FIG. 10 shows still another embodiment of the present invention. The
[0041]
The virtual environment vibration
[0042]
The synthesizing means 6 for the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment uses the measured vibration response of the specimen at a certain time and the vibration response of the virtual environment at that time as vibration response data for drawing. Created by synthesis and conversion.
[0043]
The specimen and virtual environment drawing means 7 fetches necessary data from the specimen and virtual
[0044]
The drawing information relating to the vibration response of the specimen and the virtual environment created by the drawing means 7 is stored in the
[0045]
According to the present embodiment, the vibration test of the specimen is performed, and the measured vibration response and the vibration response of the virtual environment at that time processed according to the defined method are sequentially displayed on the same screen. In addition, since the image data is stored and can be referred to after the experiment is completed, the plotting work in the post-processing of the experiment data can be rationalized.
[0046]
FIG. 11 shows still another embodiment of the present invention. On a shaking table 201 connected to the
[0047]
The virtual environment vibration
[0048]
Vibration data is obtained for the point of the full-scale virtual structure corresponding to the vibration response measurement point of the specimen, but the vibration response of the point of the full-scale virtual structure that does not correspond to the vibration response measurement point of the specimen May be obtained by interpolation based on the vibration response of the point for which vibration data is obtained by the non-measurement point corresponding point vibration data creating means 1103, or the vibration response calculation of a full-scale virtual structure was performed in advance. The resulting vibration data may be prepared as a virtual environment
[0049]
In this embodiment, the synthesis means 6 for the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment is a physical quantity determined from the measured vibration response of the specimen at a certain time and the vibration response of the virtual environment at that time. The vibration response data for drawing is generated by converting and synthesizing the vibration response so as to represent the vibration response from a predetermined viewpoint.
[0050]
The specimen and virtual environment drawing means 7 are used for drawing the virtual
[0051]
Drawing information created as a vibration response such as a deformation drawing of a full-sized virtual structure is sequentially displayed by the
[0052]
According to the present embodiment, since the vibration response of the real object can be grasped simultaneously with the vibration test of the scale model, the labor of post-processing of the experimental data is shortened.
[0053]
FIG. 12 is an example of a display screen of the vibration monitoring system of the present invention. This shows the
[0054]
In FIG. 12, for example, the sound pressure of
[0055]
According to this example, while performing a vibration test of the specimen, the influence of the vibration response of the specimen on the virtual environment can be grasped by a plurality of physical quantities such as deformation and stress, and the understanding of the phenomenon is promoted. The time spent on post-processing can be shortened, and the test and analysis costs can be reduced, and the costs associated with structural improvements can be reduced.
[0056]
【The invention's effect】
According to the vibration monitoring system of the present invention, in the conventional moving image display method, since the moving image is displayed only for the specimen, the structure supported or supported by the specimen in a partial structure test, a scale model test, or the like. The vibration response considering the dynamic interaction with the object can be grasped while performing the vibration test, so the time spent on the post-processing of the experimental data can be shortened and the test and analysis costs can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a vibration monitoring system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a vibration monitoring system according to the present invention.
3 is a diagram showing a display screen when the vibration monitoring system of FIG. 2 is stationary. FIG.
4 is a diagram showing a display screen at a certain time in the vibration monitoring system of FIG. 2;
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a vibration monitoring system according to the present invention.
6 is a diagram of a structure to which the vibration monitoring system of FIG. 5 is applied.
FIG. 7 is a diagram showing a display example of deformation in a conventional temporary motion experiment.
FIG. 8 is a diagram showing a display example of a modification of the vibration monitoring system of FIG.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a vibration monitoring system according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a vibration monitoring system according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a vibration monitoring system according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a display example of the vibration monitoring system of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記加工手段には、仮想的な環境の力学モデルデータベースと、供試体に外力が作用したときの仮想的な環境の振動応答データベースと、供試体と仮想的な環境の形状に関する形状モデルデータベースが接続されており、前記加工手段は、仮想的な環境の力学モデルデータベースを用いて仮想的な環境の振動応答データベースから、供試体の振動応答を計測した計測時刻と同時刻における仮想的な環境の振動応答を取り込む仮想環境の振動応答の定義手段と、前記供試体の実測振動応答と前記定義手段が取り込んだ仮想環境の振動応答とを合成する合成手段と、前記合成手段が合成した振動応答および前記形状モデルデータベースから供試体を含む仮想的な環境の振動応答を作画する作画手段とを備え、前記表示装置は前記作画手段が作画した画像を逐次表示可能であることを特徴とする振動試験のモニタリングシステム。 Used for vibration tests in which a specimen is vibrated with an external force that changes with time, measuring means that measures the vibration response of the specimen that changes with time, and machining that processes the measured vibration response of the specimen measured by this measuring means Means, transfer means for sequentially transferring the measured vibration response of the specimen measured by the measuring means to the processing means, and the vibration deformation behavior of the specimen sequentially based on the vibration response of the specimen processed by the processing means. In a vibration monitoring system comprising a display device for displaying,
A virtual environment dynamic model database, a virtual environment vibration response database when an external force is applied to the specimen, and a shape model database relating to the shape of the specimen and the virtual environment are connected to the processing means. The processing means uses a virtual environment dynamic model database to create a virtual environment vibration at the same time as the measurement time when the vibration response of the specimen is measured from the virtual environment vibration response database. A virtual environment vibration response defining means for capturing a response; a combining means for combining the measured vibration response of the specimen and the vibration response of the virtual environment captured by the defining means; a vibration response synthesized by the combining means; and Drawing means for drawing a vibration response of a virtual environment including a specimen from a shape model database, and the display device draws the drawing means. Monitoring system vibration test, characterized in that the image is sequential can be displayed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05662099A JP3644291B2 (en) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | Vibration test monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05662099A JP3644291B2 (en) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | Vibration test monitoring system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000258287A JP2000258287A (en) | 2000-09-22 |
| JP3644291B2 true JP3644291B2 (en) | 2005-04-27 |
Family
ID=13032337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05662099A Expired - Fee Related JP3644291B2 (en) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | Vibration test monitoring system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3644291B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108982810B (en) * | 2018-07-13 | 2020-03-03 | 浙江大学 | A dynamic response space-time reconstruction device |
-
1999
- 1999-03-04 JP JP05662099A patent/JP3644291B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000258287A (en) | 2000-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3644292B2 (en) | Structure vibration test apparatus and vibration test method | |
| JP4158367B2 (en) | Vibration test apparatus and vibration response evaluation method | |
| CN103597346B (en) | Use the analogy method of Non-Destructive Testing operation under the full-scale condition of composite signal | |
| JP3283532B2 (en) | Vibration device and vibration test device for structure using the same | |
| US20030172739A1 (en) | Vibration testing apparatus and vibration testing method | |
| JP4158368B2 (en) | Vibration test equipment | |
| CN101261155A (en) | Dynamic similarity test method for large mechanical equipment structure | |
| JP2000009581A (en) | Structure testing apparatus and test method | |
| JPH09126942A (en) | Vibration test equipment | |
| CN115758576A (en) | Virtual-real fusion system and method for hull structure ultimate strength test | |
| JP3644291B2 (en) | Vibration test monitoring system | |
| JP3242260B2 (en) | Vibration test apparatus for structure, vibration test method for structure, and structure | |
| JPH07113721A (en) | Vibration tester for structures, vibration test method, and jig for vibration test | |
| WO2023104352A1 (en) | Method of determining the static stiffness of a body structure, system | |
| JP3114358B2 (en) | Structure vibration test apparatus and method | |
| van den Bosch et al. | A comparison of two source characterisation techniques proposed for standardisation | |
| JP3074358B2 (en) | Vibration test apparatus, vibration test method and vibration response analysis method for structures | |
| JP3383282B2 (en) | 6 DOF simulation method | |
| JP2910443B2 (en) | Driving mechanism simulation apparatus and method, and structure system simulation apparatus and method | |
| JP3749416B2 (en) | Sued test method and pseudo test apparatus | |
| JPH11142282A (en) | Inspection method of structural vibration test equipment | |
| Mendrok et al. | SHM system based on modal filtration | |
| Kodrič et al. | Expansion of the dynamic strain field in 3D-printed structures using a hybrid modeling approach | |
| JP2675648B2 (en) | Vibration analysis method | |
| JPH11281522A (en) | Vibration characteristic analysis method and device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041025 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041116 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041209 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050111 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050124 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080210 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090210 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090210 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110210 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130210 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |