基于MTS的有限元抗震混合试验系统构建及试验方法研究

摘要

结构抗震试验方法是目前结构工程和地震工程研究领域中的一个重要的研究方向,一方面,利用结构抗震试验方法能够解决其他研究手段无法完成的有关结构抗震性能方面的问题,另一方面,随着计算机科学的不断发展,有限元软件在结构非线性分析方面积累了一些经验;但因为地震机理的复杂性和结构在地震作用下的反应的复杂性,单一地利用有限元软件进行模拟分析或结构抗震试验都存在困难,随着建筑结构体系的多样化和复杂化,传统的结构试验方法也面临着精度、效率等方面的挑战。因此,基于有限元的抗震混合试验方法正是在此背景下提出的,并成为目前世界上地震工程和结构工程中的一个研究热点。基于此,本文进行了基于MTS电液伺服系统的试验系统构建,并利用该系统进行了试验研究。具体内容如下:
　　(1)对传统的三种抗震试验方法进行了总结,对抗震混合试验方法的最新进展进行了介绍,阐述了基于有限元抗震混合试验方法的基本原理,并研究了该方法在实现过程中所需的主要设备和软件。
　　(2)在我校结构工程省重点实验室已有的试验设备的基础上,应用OpenFresco抗震混合试验平台,通过系统整合和协调,把有限元软件与物理实验设备相结合,建立了基于MTS电液伺服系统的抗震混合试验系统,通过单层单跨钢框架弹性阶段抗震混合试验结果与有限元的结果对比分析,验证了该试验系统的准确性和稳定性。
　　(3)研究抗震混合试验中试验对象初始刚度对试验结果的影响,结果表明试验对象的初始刚度与实际值存在偏差时,会对结构的前一阶段反应产生一定影响,且随着试验迭代步数的增加,初始刚度误差对整体结构地震反应的影响逐渐降低。
　　(4)应用已建立的抗震混合试验系统,对一座两层单跨钢框架进行了沿水平方向的抗震混合试验,通过4个不同工况下的地震反应得到了试验单元的滞回曲线,再次证明了基于MTS电液伺服系统的抗震混合试验系统准确实现了有限元软件计算出的位移指令,有限元软件与物理试验控制系统良好协作,数据交互畅通。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2抗震试验方法的研究与发展

1.3 抗震混合试验方法国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 基于有限元的抗震混合试验方法原理及实现

2.1 引言

2.2 基于有限元的抗震混合试验方法原理

2.3 所需的主要试验设备和软件

2.4 小结

第三章 基于MTS电液伺服系统的有限元抗震混合试验系统构

3.1 引言

3.2 基于MTS电液伺服系统的有限元抗震混合试验系统构建

3.3 试验单元边界条件模拟

3.4 单层单跨钢框架的验证性试验

3.5 试验对象初始刚度对于抗震混合试验结果的影响分析

3.6 本章小结

第四章 两层单跨钢框架抗震混合试验研究

4.1 引言

4.2 试验模型及主要参数

4.2 试验装置及传感器布置

4.3 输入地震动加速度记录和试验工况

4.4 分析参数设置和试验对象设置

4.5 试验现象及试验结果分析

4.6 试验结果与有限元模拟分析结果对比

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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