现代结构日趋大型化和复杂化,对整体结构模型进行试验是一项很困难且耗资较大的工作。当结构的非线性或者不确定性集中于结构的某一部分时,则可仅将这一部分当作试件进行子结构试验,大大降低了试验成本。当试件的性能不仅与位移相关,还与速度、甚至加速度相关时,就需要对试件实时加载以准确测试其性能。实时子结构试验为解决以上困难提供了有效手段。对于大型复杂结构的实时子结构试验,更适宜用无条件稳定的逐步积分方法。隐式逐步积分方法通常是无条件稳定的,然而需要复杂耗时的迭代求解非线性方法。为了避免迭代过程,等效力控制方法用反馈控制求解非线性方程,使隐式逐步积分方法在实时子结构试验中的应用成为可能。因此,等效力控制方法的研究对于通过实时子结构试验客观真实揭示大型复杂结构的动力灾变过程具有重要意义。本文研究了等效力控制方法用于大型复杂结构试验时遇到的一些关键科学问题,并应用此方法检验海洋平台结构和砌体填充框架结构的抗振性能。主要研究内容如下:1.用线弹性结构试验证明了等效力控制方法的有效性。介绍了实时子结构试验等效力控制方法的原理以及比例-微分等效力控制器的设计方法,并用弹簧试件试验检验等效力控制方法的有效性。研究表明:对于线弹性结构试验,反馈控制系统在单步阶跃等效力命令输入下的响应没有稳态误差;当系统中各参数均选正值时,控制系统的稳定条件总能满足。拟动力和实时子结构试验结果表明,通过选择合理的等效力控制器参数,此方法可以取得非常好的稳定性和精度。2.研究了等效力控制方法用于多自由度结构的超调问题,并用等效力控制方法检验了海洋平台结构的抗振性能。分析了多自由度结构等效力响应的超调,提出了用减小比例增益或者减小等效力命令增量的方法降低等效力响应的超调量。数值模拟的结果表明,这两种降低超调的方法是非常有效的。对海洋平台结构的实时子结构试验结果表明,通过减小比例增益和将等效力命令线性插值的方法有效地解决了等效力响应的超调问题,由等效力控制方法得到的结果具有很好的精度。试验结果还表明:磁流变阻尼器对海洋平台结构的位移反应起到了很好的控制作用,而对于加速度反应控制效果并不显著。3.研究了采用比例-微分控制等效力控制方法用于非线性结构时力-位移转换系数的选取方法。分别从忽略惯性力和阻尼力影响、考虑惯性力和阻尼力影响两种情况讨论了力-位移转换系数的选取方法,并通过数值模拟验证了所提解决方法的有效性。研究结果表明,在选择比例-微分控制器的条件下,当(ωSΔt ) 24(或者(ω’SΔt ) 24)时,用结构的起始刚度计算力-位移转换系数就能得到非常满意的结果;否则,必须准确估计其刚度(如上一步割线刚度)才能得到好的结果。4.为了用结构起始刚度计算力-位移转换系数,本文还提出了采用比例-积分控制器的等效力控制方法。用劳斯判据分析了采用比例-积分控制时反馈控制系统的稳定性,由拉普拉斯终值定理推导了系统的稳态误差,给出了控制器参数的整定方法。分别用弹簧试件和阻尼器试件的试验检验了采用比例-积分控制器等效力控制方法的有效性。分析结果表明,用结构起始刚度计算力-位移转换系数时,控制系统的稳定界限为K I≈2ξAωA (1 + KP),此反馈控制系统在单步阶跃等效力命令输入下的响应没有稳态误差。数值模拟和试验的结果都表明:当采用比例-积分控制器时,用结构的起始刚度计算力-位移转换系数就能得到非常好的效果。数值模拟结果还表明,对于应变软化型结构,此方法优于Jung等人的迭代方法。5.用等效力控制方法对两层砌体填充框架结构进行了数值模拟。介绍了应用力-位移混合控制、考虑试件质量的整体方法和动力子结构方法的试验原理,提出了对等效力命令进行二次插值方法和对试验子结构反力进行修正的方法。数值模拟结果表明:对等效力命令进行二次插值和对反力进行修正后,等效力控制方法有很好的精度;等效力控制方法的稳定性好于中心差分法。