基于多层框架的子结构远程协同试验方法研究

将互联网技术应用到子结构混合试验方法中,便形成了基于网络的远程协同试验方法。建立了一套基于OpenFresco试验平台的远程协同试验系统,以一个局部单层的三层多跨偏心支撑组合钢框架结构为原型,取左边跨带有K形偏心支撑的三层钢框架作为试验子结构1,取右边跨带有Y形偏心支撑的单层钢框架作为试验子结构2,进行了缩尺比例为1/2结构模型的局域网协同试验和互联网远程协同试验。根据试验结果,分析了试验子结构的位移加载精度,作动器加载时差,并将混合模型的命令位移与全结构的纯数值模型模拟结果进行了比较。结果表明:在局域网协同试验中,绝大多数工况下的反馈位移峰值与命令位移峰值接近,个别超过了20%,作动器平均每步的加载时差在0.349 s左右,这个时差主要由有限元分析、作动器逼近加载和稳定产生,在7度设防地震作用下,混合模型分析结果与全结构数值模拟结果基本吻合;在互联网远程协同试验中,随着地震波加速度峰值的增大,位移峰值误差有明显的减小趋势并逐渐趋于平稳,作动器平均每步的加载时差比局域网大0.035 s,这个差值主要由网络通讯产生,在8度罕遇地震作用下,混合模型分析结果与全结构模拟结果仍然比较接近。综上,基于OpenFresco建立的远程协同试验系统,具有良好的稳定性和精度,能够有效地对多层框架子结构混合模型进行抗震性能试验。     

基于MTS内部命令控制的抗震拟动力试验方法

针对国内外土木工程结构实验室中广泛应用的MTS电液伺服加载系统,研究了一种基于内部命令控制的抗震拟动力试验方法。通过对MTS系统硬件配置和软件配置进行对比分析,阐述了基于内部命令控制的途径和特点,并同Net SLab平台进行对接并建立了试验系统,对悬臂钢柱进行了单自由度抗震试验,试验者性能曲线与控制中心结果吻合较好,证实了所建立的系统能够进行拟动力试验,上述试验证实了本文提出的内部命令控制方法的可行性和有效性,可为相关研究提供参考。     

单层结构远程协同拟动力试验平台开发

基于网络通讯平台NetSLab,采用Visual Basic语言开发了一个标准化的开放式单层结构远程协同拟动力试验平台NetSLab-SDOF,它由控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器4个模块组成,并通过互联网传输试验控制信号和反馈数据。该平台可以使不同的结构实验室联合进行结构拟动力试验,同时还提供远程用户同步观察试验并获取试验数据的功能。通过桥梁结构的真实拟动力试验及数值模拟试验和网络速度测试,验证了NetSLab-SDOF试验平台的有效性。     

隔震桥梁子结构拟动力实验中加载速率的影响因素研究

本研究运用DSP高速数字信号处理器的实时信号处理与控制技术,研究了基于速度控制法、OS数值积分法和相应的实验误差控制法的子结构拟动力实验系统。该试验系统对动力加载装置采用速度控制,在加载过程中考虑了加载速率对实验结果的影响,使隔震橡胶支座的速度相关性能在试验中得到充分体现,同时采用OS数值积分法,充分地减少了试验的时滞误差,提高了试验精度。并通过不同加载速率的子结构拟动力实验研究了天然橡胶支座、高阻尼橡胶隔震支座和超高阻尼橡胶隔震支座对桥梁的隔震效果,在对实验结果进行分析对比后,定量地研究了不同的加载速率对隔震桥梁子结构拟动力实验结果的影响。     

基于振动台的动力子结构试验界面反力获取方法

基于振动台的实时子结构动力试验是一种新型的结构动力试验方法.该试验方法引入了“子结构”这一概念,不仅减小了常规振动台试验对于试验规模的限制,而且克服了拟动力子结构试验中无法考虑加载速率影响的问题.由于该试验方法将整体结构拆分为数值子结构和物理子结构两部分,二者之间通过交界面相互作用力实现实时数据交互,以保证子结构体系与...     

基于NEESgrid网络的子结构拟动力实验:Mini-MOST实验

美国国家科学基金(US National Sc ience Foundation,简称NSF)资助研制开发的地震工程模拟网络(Network for Earthquake Engineering S imu lation,简称NEES)包括15个分布在不同地点的设备站点,并使用NEESgrid网络相互连接。NEESgrid是一个先进的网络设施,它为地震工程研究,尤其是多地点的子结构拟动力实验(Mu lti-site Substructure Pseudo-dynam ic,缩写为MS-PSD)提供了丰富的工具。本文首先简单地介绍了NEES和NEESgrid,然后使用了一个小尺寸的模型实验(M in i-MOST)演示了利用NEESgrid进行MS-PSD实验的过程。实验原型为一个单层二跨的框架结构,实验将该结构划分为两个实验子结构和一个模拟子结构。实验中,这三个子模块使用一个基于M atlab仿真协调程序SIMCOR进行协调,实验的每一步,SIMCOR发送位移请求给各个子模块并接收各子模块恢复力反馈,同时使用a-OS方法计算结构反应以及下一步的位移。实验结果与分析结果吻合相当好,展示了NEESgrid在多地点远程拟动力实验方面的能力。     

远程协同结构试验方法研究与发展

本文对美国“NEES计划”、欧洲“减轻地震风险的欧洲网络”研究计划、日本E-Defense建设及其远程协同试验、中国台湾地区国家地震工程研究中心ISEE计划和由国家基金委资助的正在进行的重点项目“现代结构拟动力地震模拟协同试验方法与系统”(HQH-NSER)进行了简要介绍,叙述了在远程协同试验研究中的一些关键问题及其应用领域,并对未来的发展趋势作一展望。     

高阶单步实时动力子结构试验技术研究

结构联机试验可分为两类：拟静力及拟动力试验技术,它们都需要建立一套显式的逐步积分算法。国内外学者在这方面已经进行了许多的研究,取得了很好的成果。随着振动控制技术在结构工程上的应用,一些速度相关型的装置开始用于被控系统,它给原有的实时子结构试验带来了新问题。如何建立更好的高精度、无条件稳定的实时动力子结构试验算法日趋重要。本文在前人早期高阶单步逐步积分算法研究成果的基础上,提出了一种新的高阶单步实时动力子结构试验算法。数值模拟分析表明,新算法不仅是显式的,而且具有高精度、无算法阻尼、无超越现象等算法特点,均比目前所见到的已有算法优越。如果能实现实时子结构试验,就能同时控制位移和速度,则应用本文算法必将取得更好的试验结果。     

基于动力子结构方法的场地地震反应分析方法

本文验证了将约束子结构法引入到复杂场地地震反应分析的可行性,并在此基础上提出了两种进一步提高计算效率的简化措施。结合土层有限元模型的自身特点,提出了标准子结构的概念,通过设置标准子结构,可减少相同子结构的重复计算。基于约束子结构本身的性质,假定土层计算区域为局部非线性,可简化等效线性化分析过程,通过数值试验给出了局部非线性区域的取值范围。算例表明,上述简化措施在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面具有显著的优势。     

高阶单步力控制拟动力试验方法研究

本文采用高阶单步力控制试验方法,提出了减少试验误差的若干处理技术,进行了三层底部框支配筋砌块短肢砌体剪力墙足尺结构的拟动力试验,实现了大刚度多自由度复杂结构拟动力试验。试验结果表明,足尺拟动力试验可以很好地反映结构在真实地震作用下的反应,而采用力控制试验方法在结构恢复力特性进入下降段之前是可行的。     

抗震拟动力试验技术研究

在全面论述拟动力试验技术的基础上，提出了大刚度多自由度钢筋混凝土结构和砌体结构的拟动力试验技术新方法，即以力控制方式为基础的力－位移混合控制方法，这种方法能实现大刚度多自由度钢筋混凝土结构和砌体结构的拟动力试验。     

采用位移外环控制的拟动力试验方法及验证

拟动力试验是一种重要的结构抗震试验方法。在该类试验中,试件出力大,连接件和支座往往产生滑移与弹性变形,导致试件实际位移与期望位移存在较大偏差,降低试验数据的精度和可靠性。位移外环控制,是在作动器控制回路之外直接以试件位移为控制变量的控制回路,是解决该问题的有效方法。本文阐述了PI(即比例-积分)位移外环控制的原理,分析了在非实时平台实现该控制的延迟不确定问题,详细介绍了在混合试验平台软件Hy Test中的实现架构。采用混合试验平台软件Hy Test及该外环控制方法,完成了阶跃命令试验、单自由度结构拟动力试验和6自由度结构拟动力试验模拟,研究表明该方法稳定可靠,能大幅提高位移控制精度。     

基于子结构方法的土-结构动力相互作用半解析方法研究现状综述

寻求高效实用的力学模型和计算方法是土与基础动力相互作用效应在工程设计中得以考虑的关键。围绕3个问题对可以通过手算或自主编程解决土-基础-结构系统动力相互作用问题的半解析子结构法展开评述:（1）为何采用子结构法研究土与结构动力相互作用问题;（2）如何求解子结构法中作为关键参数的基础振动阻抗;（3）如何利用振动阻抗求解上部结构的动力响应。最后,结合实际工程问题探讨了在已有成果的基础上可进行深化和拓展的研究方向。     

梁柱组合节点的拟动力试验研究

本文主要介绍了所开展的梁柱组合节点的拟动力试验,梁柱连接采用高强度螺栓平端板形式。试验采用经过调幅的具有不同地震加速度峰值的Ispara地震动作为激励进行加载,对试件在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回性能、刚度和耗能进行分析,对试验现象和结果进行了比较详细的阐述和分析。     

装配式预制混凝土框架结构拟动力试验研究

本文对2个采用橡胶垫螺栓连接梁柱节点的单层两跨的装配式预制混凝土框架结构进行拟动力试验,考察结构的破坏模式,研究结构的强度、刚度、滞回、耗能等抗震性能。试验结果表明:此类装配式预制混凝土框架结构具有较好的抗震性能,当层间位移角达到1/25时,结构仍具有一定的承载能力,采用橡胶垫螺栓连接的梁柱节点抗震性能良好,结构体系破坏模式为柱底弯曲破坏。     

采用多种有限元子结构的混合试验系统

采用子结构混合实验方法进行复杂结构的地震响应模拟。在混合实验中,根据结构的特征划分为多个子结构,每个子结构被封装起来,只有边界上的力和位移作为子结构间相互作用的变量,利用拟牛顿法保持整体结构的平衡和协调。目标结构为SRC框架剪力墙结构体系,结构顶部设置11层高的钢塔。在混合实验中,该结构被分为3个子结构,SRC部分为第一个子结构,采用OpenSees进行模拟;钢塔的第1层比较薄弱,是变形集中区域,采用实验进行模拟;钢塔其余部分采用ABAQUS有限元程序进行模拟。实验得到准确的地震响应,表明本文提出的混合实验方法可有效地结合多个有限元程序,充分利用各个有限元程序的优点进行复杂结构的地震响应模拟。     

等效力控制方法在拟动力试验中的应用

为了避免用复杂的迭代求解拟动力试验隐式逐步积分方法的非线性运动方程,作者提出了一种用反馈控制求解的方法—等效力控制方法。这篇文章首先介绍等效力控制方法的原理;然后通过数值模拟和试验验证此方法的有效性。数值模拟和试验的结果都表明,当选用合理的等效力控制器参数时,此方法可以取得非常好的稳定性和精度。数值模拟的结果还表明尽管等效力控制方法是以力作为反馈控制的对象,此方法能有效完成对具有负刚度试件的加载。     

砌体填充框架结构的实时子结构试验方法及仿真分析

由于砌体填充框架结构的砌体与框架之间的相互作用,使得其整体动力性能非常复杂。如何通过实时试验准确揭示其抗震性能是非常值得研究的内容。本文介绍了砌体填充框架结构的实时子结构试验方法,并进行了数值模拟。数值模拟的结果表明,本文的方法具有很好的稳定性和精度。     

位移保护下力-控制拟动力试验方法的原理

本文提出了大刚度多自由度钢筋混凝土结构和砌体结构的拟动力试验技术新方法，即以力控制方式为基础的力－位移混合控制方法。这种新方法能实现大刚度多自由度钢筋混凝土结构和砌体结构的拟动力试验。     

结合动量方程及显式γ函数法的拟动力试验方法

研究了一种适合实时或快速拟动力试验的数值积分方法--动量方程方法,阐述了动量方程方法的原理,结合显式γ函数法求解隐式方程,得到了拟动力试验实用的显式位移表达式.选用合适的参数,对一根悬臂钢柱进行了拟动力试验.试验结果与中心差分法得到的试验结果吻合较好,从而验证了积分方法的可行性和有效性,可以作为速度相关型结构或构件拟动力试验的数值积分方法.