MTS e l'Università del Minnesota collaborano per dimostrare l'efficacia del Controllo in Cascata, una metodologia innovativa di controllo a loop chiuso progettata per condurre esperimenti di simulazione ibrida ad alta fedeltà utilizzando campioni di prova di sottostruttura molto rigidi.
Il Controllo in Cascata combina due livelli di controllo a loop chiuso per superare le difficoltà incontrate nell'imporre comandi di spostamento da modelli di analisi su campioni di prova fisici molto rigidi durante esperimenti di simulazione ibrida. Per valutare l'efficacia della nuova metodologia, gli ingegneri MTS (Shawn You, Shawn Gao e Brad Thoen) hanno collaborato con i ricercatori del MAST Lab dell'Università del Minnesota (Catherine French, Evan Cosgriff e Paul Bergson) in una serie di esperimenti che hanno impiegato una varietà di campioni di prova, sistemi di test, tipi di elementi sperimentali e velocità di test.
Il Controllo in Cascata presenta una loop esterna che accetta comandi di spostamento dal modello FEA e una loop interna che fornisce il controllo della forza necessario per eccitare con precisione i campioni di prova che mostrano poco o nessuno spostamento. Sono stati condotti tre casi di test, ciascuno confrontando una simulazione FEA con simulazioni ibride utilizzando il controllo in cascata e il controllo del movimento, su banci di carico MTS Landmark e sul sistema Multi-Axial Subassemblage Test (MAST) dell'Università del Minnesota. In tutti i casi, il controllo in cascata si è dimostrato efficace per la simulazione ibrida con campioni rigidi.
Il Controllo in Cascata presenta una loop esterna che accetta comandi di spostamento dal modello FEA e una loop interna che fornisce il controllo della forza necessario per eccitare con precisione i campioni di prova che mostrano poco o nessuno spostamento. Sono stati condotti tre casi di test, ciascuno confrontando una simulazione FEA con simulazioni ibride utilizzando il controllo in cascata e il controllo del movimento, su banci di carico MTS Landmark e sul sistema Multi-Axial Subassemblage Test (MAST) dell'Università del Minnesota. In tutti i casi, il controllo in cascata si è dimostrato efficace per la simulazione ibrida con campioni rigidi.
Caso di test 1: I dati di ingresso del terremoto di El Centro del 1940 sono stati applicati a un modello FEA di una struttura a telaio 3D a un piano e una travata, e a un banco di carico MTS Landmark che testava una colonna in alluminio con rigidità assiale di 110 kN/mm. È stata ottenuta una buona correlazione tra le simulazioni FEA e quelle ibride, tuttavia, la forza verticale misurata utilizzando il controllo in cascata era più uniforme rispetto a quella ottenuta con il controllo del movimento.
Caso di test 2: I dati di ingresso del terremoto di El Centro del 1940 sono stati applicati a un modello FEA di una struttura a telaio 2D a un piano e una travata, e a un banco di carico MTS Landmark che testava una trave in acciaio con rigidità assiale di 120 kN/mm. È stata ottenuta una buona correlazione tra le simulazioni FEA e quelle ibride, tuttavia, a bassa eccitazione, la forza assiale misurata con il controllo del movimento ha mostrato livelli più elevati di distorsione delle onde.
Caso di test 3: I dati di ingresso del terremoto di Northridge del 1994 sono stati applicati a un modello FEA di una struttura a telaio 3D a tre piani e più travate, e a un sistema MAST 6DOF che testava una colonna in acciaio con rigidità verticale di 418 kN/mm. È stata ottenuta una buona correlazione tra le simulazioni FEA e quelle ibride, anche se si sospetta che il controllo in cascata fornirebbe risultati più precisi su sistemi di prova con un livello di rumore più elevato rispetto al sistema MAST a attrito estremamente basso dell'Università del Minnesota.
