基于OpenSees的混合试验方法

采用有限元软件OpenSees进行数值子结构的模拟,并通过接口程序OpenFresco和MTS控制器构成混合试验系统,进行了单层平面钢框架抗震性能的混合试验仿真和混合试验。研究结果表明:混合试验方法能够有效地进行结构抗震性能试验,有限元软件、接口程序和控制系统之间通过数据实时交互完成整个试验,试验系统具备良好的稳定性和精度。     

基于通用有限元软件ABAQUS的子结构拟动力试验研究

通过OpenFresco试验协调系统,实现通用有限元软件ABAQUS与MTS电液伺服加载系统的数据传递,采用子结构拟动力试验方法开展单层单跨钢结构框架在地震作用下的反应分析。通过有限元软件模拟结果与试验结果的对比,证明该试验方法的结果与模拟结果一致。采用OpenFresco试验协调系统不仅能够实现结构构件层次上的子结构拟动力试验,而且能够使计算子结构部分进入塑性,极大地扩展了拟动力试验的功能。     

基于ABAQUS与OpenFresco的结构抗震混合试验平台的研究

抗震混合试验是目前国内外结构抗震分析研究的热点,文章以ABAQUS为计算引擎,通过用户自定义单元子程序UEL和VUEL实现与连接软件OpenFresco的连接,再通过MTS CSIC数据接口程序实现OpenFresco与MTS电液伺服控制试验系统之间通道的连接,完成本地混合试验系统ABAQUS-OpenFresco-MTS的建立。为验证混合试验系统的准确性和稳定性,文章以3层4跨钢框架模型为研究对象,选取底层左柱为试验单元由MTS 793软件的demo模块模拟加载,其他部分为计算单元以梁单元B31建模在ABAQUS中分析,分别进行显式和隐式的混合模拟。通过与显式和隐式的纯模拟相对比,可以得出本地混合试验系统中ABAQUS、OpenFresco与MTS加载系统具有较好通讯能力,为实际的混合试验做了一个基础研究。     

在线数值模拟方法在防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构中的应用

在线数值模拟方法是一种基于模型更新的混合试验方法。在该方法中，建立整体结构数值模型和物理子结构的数值模型，分别用于结构整体分析和本构模型参数估计，且两套模型具有相同的本构关系。在线数值模拟方法中,结构响应由结构整体分析得到，边界条件自然得到满足；数值模型的本构参数不断根据试验数据在线修正，建模可靠性得到了改善。为验证在线数值模拟方法在复杂建筑结构中应用的可行性，以隐性卡尔曼滤波器(UKF)为参数估计方法，以钢材和混凝土本构模型参数为待估计量，完成了具有不完整边界条件的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的虚拟混合试验。结果表明，在线数值模拟方法削弱了边界条件的影响，提高了混合试验的模拟精度；UKF方法在多构件多本构模型参数同时估计时具有较高的精度和计算效率；在每一积分步内，在线数值模拟方法平均计算耗时0.67s，远小于加载耗时，验证了在线数值模拟方法在复杂结构试验中的适用性。     

基于OpenSees的轻度锈蚀混凝土框架结构建模理论

受试验条件及试验周期的影响,基于有限元软件OpenSees平台对相关学科问题运用数值方法进行研究不失为一种可行的研究手段。在权衡计算成本和计算精度后,重点探讨混凝土构件力学性能在纤维层面上的描述方法,选用基于有限元柔度法理论(力或位移插值型函数)和纤维模型法建立起来的非线性梁-柱单元作为有限元分析的基本单元,通过引入零长度单元实现对内嵌纵筋与混凝土间黏结滑移的数值体现,并利用OpenSees面向对象编程和源码开放的特点,植入自定义材料以考虑在役混凝土结构诸类材料的时变特性,建立基于OpenSees的轻度锈蚀混凝土框架结构数值建模理论,并取得了理想的可靠性验证结果。     

远程协同子结构拟动力试验研究

针对结构试验网络化发展趋势,研究了具有多个试验子结构的远程协同子结构拟动力试验方法,以二作动器加载形式为例探讨了OpenFresco中试验子结构边界条件的模拟问题,并通过一个实例证明了该试验方法的可行性.     

考虑倾覆力矩的子结构混合模拟试验方法

采用力-位移混合控制方法,提出了考虑倾覆力矩的子结构混合模拟试验方法。采用ANSYS有限元软件,进行了不同的加载分布方式、试验子结构刚度发生变化、不同梁柱线刚度比以及不同结构层数等情况下的数值模拟,初步验证所提方法的可行性。以6层钢框架模型为例,实现了考虑倾覆力矩情况下的子结构混合模拟试验。试验结果表明：不考虑界面倾覆力矩,将改变结构在地震作用下的内力分布和破坏模式,不能真实地反映结构在地震作用下的力学性能。     

实时子结构试验隐式方法的比较

针对位移相关型试件,采用Shing迭代和等效力控制方法的实时子结构试验进行数值模拟,对比研究两种方法的精度。结果表明,当试验子结构为线弹性试件时,两种方法都有很好的精度;当试验子结构为非线性弹性试件时,等效力控制方法的精度要好于Shing迭代法。     

基于预测-几何修正方法的多子结构协同混合试验方法

文章针对抗震混合试验中的数值积分方法进行了研究,提出了基于Newmark-法的预测-几何修正算法(P-GC)。算法采用过程刚度进行子结构边界位移预测,通过几何修正方法找回所丢失的预测位移增量值。为了实现该方法,对基于P-GC算法所开发的多子结构协同混合试验系统进行说明。最后通过一个单层双跨结构进行数值模拟试验验证,结果表明基于P-GC算法的多子结构协同混合试验方法能够有效的模拟整体结构地震响应,且较好的模拟了子结构的非线性行为。     

建筑结构混合试验平台HyTest开发研究

拟动力试验是一种重要的结构抗震联机试验方法,近年来出现了网络化、有限元化和实时化的趋势,形成了混合试验方法。鉴于混合试验分支多样,涉及数值分析、加载设备与控制等多个学科,为了方便试验的实施与技术的发展,迫切需要使用混合试验平台。为此开发了建筑结构混合试验平台HyTest,能够实现全结构拟动力试验、传统子结构拟动力试验、本地及分布式的基于静力子结构的混合试验和基于动力子结构的P2P混合试验。试验平台采用MTS二次开发编程库VB-COM连接试验控制系统,还可以调用有限元软件OpenSEES和ABAQUS进行数值子结构的分析。为了开展分布式的混合试验,该平台采用Socket通讯机制实现子结构间的数据传输,并采用带中转服务器的通讯模式,解决不同局域网之间的数据传输问题。利用该平台完成了6自由度单层单跨钢框架混合试验,验证了该试验平台的有效性。