Моделирование Вибрации человека индуцированных На основе Характеризуется In-поле поведения пешеходов
Summary
Протокол представлен для характеристики пешеходного поведения в полевых условиях и при моделировании в результате реакции конструкции. Полевые тесты показывают , что на месте были определены частота стимуляции и скорость синхронизации среди участников составляют существенный вклад для моделирования и верификации антропогенных нагрузок.
Abstract
Для тонких и легких конструкций, вибрации удобство обслуживания является предметом растущей озабоченность, часто составляющих требование критического дизайна. С помощью конструкции определяется динамическими характеристиками при нагрузках, вызванных деятельностью человека, большой спрос существует для проверки и уточнения имеющихся в настоящее время моделей нагрузки. Настоящий вклад использует 3D-инерционный метод отслеживания движения для характеристики поведения пешеходов в полевых условиях. Методика впервые опробован в лабораторных экспериментах с одновременной регистрацией соответствующих сил реакции опоры. Эксперименты включают ходьбу лиц, а также ритмические деятельности человека, такие как прыжки и подпрыгивая. Показано, что зарегистрированное движение позволяет идентифицировать временной скорости вариант стимуляции активности. Вместе с весом человека и применение обобщенных моделей силовых имеющихся в литературе, частота стимуляции идентифицируется по времени вариант позволяет обугливаетсяacterize человеческих индуцированных нагрузок. Кроме того, синхронизация времени между беспроводными трекеров движения позволяет определить скорость синхронизации между участниками. Впоследствии методика используется на реальном пешеходного моста, где зарегистрированы как движение лиц и индуцированных структурных колебаний. Показано, каким образом характеризуется Полевое поведения пешеходов может быть применен для имитации индуцированную реакцию конструкции. Показано , что на месте идентифицированного частота стимуляции и скорость синхронизации составляют существенный вклад для моделирования и верификации антропогенных нагрузок. Основные возможности применения предлагаемой методики являются оценка человеческого-структуры явлений взаимодействия и разработка подходящих моделей для корреляции между пешеходов в реальных условиях дорожного движения.
Introduction
Ведомый экономическим требованием эффективности и увеличения прочности (новых) материалов, архитекторы и инженеры раздвигают границы, чтобы построить когда-либо больше, выше и более легкие конструкции. Как правило, легкие и тонкие структуры имеют один или несколько собственных частот, которые лежат в пределах доминирующего спектра общей деятельности человека, таких, как ходьба, бег или прыжки. Скорее всего, будет предметом (ближнее) резонансного возбуждения, они часто чрезмерно реагируют на движение человека, что приводит к тревожным или даже вредной вибрации 1. Для этих тонких и легких конструкций, вибрация ремонтопригодность является предметом растущей озабоченность, часто составляющих требование критического дизайна.
Человеческое движение и результирующие силы реакции грунта (ФГО), как правило, экспериментально определены в лабораторных условиях. В настоящее время конструкторы вынуждены полагаться на – то, что считаются «консервативными» – эквивалент лOad модели, визуализируются из измерений силы одного человека. С помощью конструкции определяется динамическими характеристиками при высокой плотности толпы, большой спрос существует для проверки и уточнения имеющихся в настоящее время моделей нагрузки.
Настоящий протокол использует 3D инерционный метод отслеживания движения для характеристики естественного движения пешеходов. Показано, как эта информация может быть использована для определения корреляции между пешеходами, а также соответствующих индуцированных нагрузок. На последующем этапе, то поведение пешехода отличающееся используется для численного моделирования, индуцированную реакцию конструкции. Сравнение с зарегистрированной структурной реакции позволяет количественно оценить влияние неучтенных явлений взаимодействия человека-структуры, например, дополнительное затухание из – за присутствия пешеходов. Методика иллюстрируется на натурных экспериментов на реальном пешеходного моста, где структурный отклик и движение парники регистрируются одновременно.
Protocol
Representative Results
Discussion
Человеческое движение , и в результате ФГО обычно определяются путем применения силы пластин, инструментальными третбаны, а также технологии захвата оптического движения , такие как Vicon 18 и CODA 19. Применение этих методов, однако, не ограничивается в лабораторных условиях. В о?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эксперименты с участием ходьбе лиц осуществляются в сотрудничестве с движением и осанки Лабораторный анализ Левена (МОЛЛ) 25. Их сотрудничество и поддержка с благодарностью.
Materials
| MTw Development Kit + MT Manager Software | Xsens | MTW-38A70G20-1 | Development kit with wireless, highly accurate, small and lightweight 3D human motion trackers and accompanying click-in full body straps. |
| True Impulse Kinetic Measurement System + NDI Open Capture Data Acquisition and Visualization System | NDI Northern Digital Inc. | 791028 | TrueImpulse measures reaction forces exerted by humans during a wide variety of activities. |
| GMS-24 | GeoSIG Ltd | Rev. 03.08.2010 | (Wireless) accelerometers to register the structural vibrations. |
| GeoDAS GeoSIG Data Acquisition System | GeoSIG Ltd | Rev. 03.08.2010 | Graphical MS Windows application running under Windows 9x/NT/2000, providing a software interface between users and GeoSIG recorders GSR/GCR/GBV/GT. |
| PediVib toolbox | KU Leuven | / | Software interface/toolbox to simulate the structural vibrations induced by pedestrians. |
| Metronome | / | / | A device to indicate the targetted pacing rate of the activity (free applications are available online for pc/laptop/smartphone). |
References
- Bachmann, H., Ammann, W. . Bachmann vibrations in structures : induced by man and machines. , (1987).
- . MTw User Manual Available from: https://www.xsens.com/download/usermanual/MTw_usermanual.pdf (2013)
- Van Nimmen, K., Lombaert, G., Jonkers, I., De Roeck, G., Vanden Broeck, P. Characterisation of walking loads by 3D inertial motion tracking. J. Sound Vib. 333 (20), 1-15 (2013).
- Northern Digital Inc. . TrueImpulse Kinetic Measurement System User Guide. , (2013).
- Racic, V., Pavic, A. Mathematical model to generate near-periodic human jumping force signals. Mech. Syst. Signal Process. 24 (1), 138-152 (2010).
- The MathWorks Inc. . MATLAB and Signal Processing Toolbox Release. , (2014).
- Van Nimmen, K., Van den Broeck, P. . PediVib 1.0 – A MATLAB toolbox for the simulation of human-induced vibrations. , (2015).
- Li, Q., Fan, J., Nie, J., Li, Q., Chen, Y. Crowd-induced random vibration of footbridge and vibration control using multiple tuned mass dampers. J. Sound Vib. 329 (19), 4068-4092 (2010).
- Van Nimmen, K. . Numerical and experimental study of human-induced vibrations of footbridges [dissertation]. , (2015).
- Middleton, C. . Dynamic performance of high frequency floors [dissertation]. , (2009).
- Ingòlfsson, E. T., Georgakis, C. T., Ricciardelli, F., Jönsson, J. Experimental identification of pedestrian-induced lateral forces on footbridges. J. Sound Vib. 330 (6), 1265-1284 (2011).
- Racic, V., Brownjohn, J. M. W. Mathematical modelling of random narrow band lateral excitation of footbridges due to pedestrians walking. Comput. Struct. 90-91 (1), 116-130 (2012).
- Reynders, E., Roeck, G. De Reference-based combined deterministic-stochastic subspace identification for experimental and operational modal analysis. Mech. Syst. Signal Process. 22 (3), 617-637 (2008).
- Bocian, M., Macdonald, J. H. G., Burn, J. F. Biomechanically inspired modeling of pedestrian-induced vertical self-excited forces. J. Bridg. Eng. 18 (12), 1336-1346 (2013).
- Živanović, S., Pavić, A., Ingòlfsson, E. T. Modeling spatially unrestricted pedestrian traffic on footbridges. Journal of Structural Engineering. 136 (10), 1296-1308 (2010).
- Agu, E., Kasperski, M. Influence of the random dynamic parameters of the human body on the dynamic characteristics of the coupled system of structurecrowd. J. Sound Vib. 330 (3), 431-444 (2011).
- . . Vicon Motion Systems Product Manuals. , (2012).
- . . CODAmotion Technical data sheet. , (2012).
- Meichtry, A., Romkes, J., Gobelet, C., Brunner, R., Müller, R. Criterion validity of 3D trunk accelerations to assess external work and power in able-bodied gait. Gait Posture. 25 (1), 25-32 (2007).
- Jung, Y., Jung, M., Lee, K., Koo, S. Ground reaction force estimation using an insole-type pressure mat and joint kinematics during walking. J. Biomech. 47 (11), 2693-2699 (2014).
- Liedtke, C., Fokkenrood, S. A., Menger, J. T., van der Kooij, H., Veltink, P. H. Evaluation of instrumented shoes for ambulatory assessment of ground reaction forces. Gait Posture. 26 (1), 39-47 (2007).
- Boutaayamou, M., Schwartz, C., et al. Validated extraction of gait events from 3D accelerometer recordings. , 6-9 (2012).
- Kavanagh, J. J., Menz, H. B. Accelerometry: A technique for quantifying movement patterns during walking. Gait Posture. 28 (1), 1-15 (2008).
- . MALL: Movement and posture Analysis Laboratory Leuven (Interdepartemental research laboratory at the Faculty of Kinisiology and Rehabilitation Sciences) Available from: https://faber.kuleuven.be/MALL/mall.php (2015)
