结构拟动力远程协同试验网络平台的开发研究

介绍一个用于结构和构件拟动力远程协同试验的网络平台,并对测试结果进行了讨论。该网络平台名为NetSLab(NetworkedStructuralLaboratories),是基于客户机/服务器概念,并提出了供结构拟动力远程试验用的数据模型和应用协议而开发的。它能够在远程结构实验室或计算机之间通过互联网传送控制和反馈数据。在平台的开发中引入了多个新概念并采用接口引擎,从而使得应用程序界面友好、使用方便,并且用户还可以在该网络平台上作进一步自主开发。目前,在中国湖南大学和美国南加利福尼亚大学之间,采用该网络平台,通过互联网远程控制的桥柱或桩模型在地震作用下的模拟试验已经成功展开。     

建筑结构拟动力实验软件的开发与应用

基于WindowsNT平台,采用VisualC＋＋开发了建筑结构拟动力实验软件TUT。文中介绍了软件中采用的数值积分方法、实验误差校正、实验类型、界面窗口安排及使用功能。采用具体试件进行了单向和双向拟动力实验检验了软件TUT的使用功能和有效性。     

结构抗震拟动力试验的发展与现状综述

我国是一个地震灾害较频繁的国家,在地震的影响下,经济发展和生态环境都受到了巨大的损失,因此,地震活动较强烈的地区的建筑结构应对地震有很好的防范作用。经过数次强震灾害后,对于建筑结构抗震的重视程度越来越高。目前,已经产生了数种结构抗震试验方法,各种试验方法在进行结构抗震试验时都有其优劣性,简要介绍现如今使用最为广泛的3种结构抗震试验方法,并针对拟动力试验方法具体阐述其发展与现状。     

结构拟动力试验技术的试验研究

文章为研究等效单质点试验方法的控制技术：（1）建立时程分析的数学模型;（2）制定联机控制方案;(3)研制试验控制程序;（4）将所研制的程序用于单,双作动器加载的结构试验。对拟动力及模拟地震响试验的结果进行比较分析表明,控制软件设计是合理的。文中还着重对提高控制精度的途径作了分析。     

框架结构拟动力试验方法研究

清华大学拟动力实验室开发了一套拟动力试验控制软件TUT,用于一维、二维、扭转及子结构拟动力试验,并在国内得到一定的应用。本文针对框架结构,在TUT基础上采用杆单元模型,编制了框架结构拟动力试验的建模软件TUTKJ,是对TUT的完善;同时讨论了框架子结构拟动力试验边界条件近似模拟的方法并对其进行了验证。     

拟动力实验中的数值积分方法

拟动力实验方法是目前最新的抗震实验方法，它克服了振动台实验中承载力不足、拟静力实验中无法真实模拟地震过程的缺点，本文说细论述了拟动力实验中的数值积分方法，其中包括：显式方法，隐式方法以及采用子结构技术时所需的特殊数值积分方法，并对这些方法的适用范围作了介绍。     

子结构拟动力试验的CD-Wilson θ法研究

子结构拟动力试验中的组合数值积分方法具有显式数值积分方法无需迭代和隐式数值积分方法无条件稳定的优点。为解决CD-Newmark方法存在上限频率取值较大导致时间步长变小的问题,将显式的中心差分法和隐式的Wilson-θ法进行组合,形成CD-Wilson θ法。经计算和对Wilson-θ法做出一定修正后,得出该组合数值积分方法的稳定性和精度条件。通过Matlab软件编程,提出了CD-Wilson θ法稳定性的参数取值范围,并用算例做出对比验证。结果表明这种组合数值积分方法不仅稳定性和精度性好,而且比CD-Newmark法的时间步长范围更大。     

建筑结构双向拟动力试验的程序控制

建筑结构双向拟动力试验可实现结构的空间地震反应和结构在空间任一平面内的动力反应,为建筑结构的抗震性能研究,工程抗震设计、检验和教学提供先进的试验方法。本文阐述了建筑结构双向拟动力试验程序控制的原理,控制程序中的地震反应分析方法。提出了在试验过程控制中如何解决多作动器同步加载的协调稳定,消除试验系统振荡,处理各作动器之间的相互影响,保持双向作动器相互正交的方法。介绍程序适配的基本试验系统,程序运行时的控制命令和前、后期数据处理能力。并通过实例讲述程序使用方法和程序流程。     

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.     

结构拟动力试验方法的初探

总结了结构拟动力试验的特点,阐述了拟动力试验的基本原理,对拟动力试验的实现技术和试验方法进行了介绍,可供进行结构拟动力试验参考。     

子结构法拟动力试验技术研究

子结构法拟动力试验与传统意义上的全结构法拟动力试验相比具有操作灵活、试验成本低廉的优点。本文在阐述子结构法拟动力试验的原理及特点的基础上,结合典型的试验实例论述了分离式子结构法拟动力试验和整体式子结构法拟动力试验的实施方法及试验结果。对安装软钢阻尼器的单层单跨钢框架结构,以阻尼装置作为试验子结构实施了分离式子结构法拟动力试验,为软钢阻尼器的恢复力模型确定了合理的参数;对某一地震观测用的三层钢框架结构输入该结构在历年地震观测中采集到的地震波记录实施了整体式子结构法拟动力试验,其试验结果与地震反应观测结果吻合得较好。本文研究表明,进行子结构法拟动力试验时试验子结构的合理选取是试验成功的关键,文中所述的试验方案可为工程结构的子结构法拟动力试验提供参考依据。     

混凝土多孔砖砌体模型房屋抗震性能试验研究

混凝土多孔砖是近年来兴起的新型承重墙体材料。为了掌握混凝土多孔砖砌体房屋的抗震性能,拓宽其应用范围,本文采用基于位移控制的多点地震波输入的拟动力试验方法,开展了一个8层24m高混凝土多孔砖砌体1/2比例模型房屋子结构拟动力试验。研究表明,模型房屋主要呈剪切破坏形态,墙体的裂缝形式及模型房屋地震破坏形态与普通粘土砖砌体房屋基本相似;模型房屋的滞回曲线呈反S型,具有明显的捏拢和滑移效应;模型房屋的延性系数为2.43,模型房屋具有良好的水平承载能力。因此,模型房屋能够满足7度抗震设防的“小震不坏”和“大震不倒”的要求,而采用《混凝土多孔砖砌体结构暂行技术规程》(DB 43/172—2003)及《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)规定的相应构造措施的混凝土多孔砖砌体房屋在6度抗震设防区可建到8层24m高。     

子结构拟动力试验方法在老旧住宅外套式加固改造工程中的应用

以北京前三门地区加固改造项目为工程背景,对子结构拟动力试验方法进行应用研究。介绍了用于拟动力试验的数值积分法（OS算法）及其在拟动力试验中的实现,开发了基于MTS电液伺服加载系统的结构拟动力试验软件TOHTP,针对采用外套式加固后的老旧住宅的1/2缩尺模型进行了子结构拟动力试验研究。研究结果表明： OS算法是对于大多数结构为无条件稳定的数值积分算法,适用于子结构拟动力试验;拟动力试验软件TOHTP正确实现了OS算法,对于建筑结构的拟动力试验方便有效;拟动力试验结果验证了加固后的老旧住宅能够满足现行规范的抗震性能要求。     

真型变压器灭火试验平台开发与耦合灭火试验

现有变压器灭火系统优缺点各异,变压器种类较多,形状极不规则,适用于何种灭火系统需通过真型试验来确定。研制涵盖多种灭火方式的真型变压器灭火试验平台,为真型试验提供参考。10 kV 真型变压器灭火试验表明,添加油乳化灭火剂使细水雾和移动灭火平台的灭火效果提高 2 倍以上,移动灭火平台对细水雾灭火系统的辅助效果显著。     

遥感平台和传感器在遥感测绘应用中的重要性

在阐述遥感原理的基础上,简要介绍了遥感的过程,以及有关遥感平台及传感器的综合性知识,重点阐述了遥感平台与传感器的现状及发展方向,以推动测绘技术的发展。     

两层预制板砖砌体结构房屋模型双向拟动力试验研究

对一栋缩尺为1∶2的两层单开间预制板砖砌体结构房屋模型进行不同强度地震作用下的双向拟动力试验和非线性地震响应分析,研究该结构在地震作用下的破坏机制、变形、滞回特性及耗能能力等。结果表明：构造柱与圈梁的存在,使得预制板砌体结构具有较好的延性,地震破坏主要集中在底层,即使墙体严重开裂,也不至于整体结构垮塌;双向地震作用下一个方向的承载力与刚度退化会加剧另一个方向承载力与刚度的退化,从而导致砌体结构整体抗震能力的下降;滞回曲线由弓形最后发展到反S形,具有明显的捏缩和滑移效应;建立的砌体结构非线性空间有限元模型,能够反映预制板砌体结构的弹塑性地震响应,计算结果与实测结果基本吻合;两层砌体结构房屋能够满足设计规范的抗震要求。     

多层框架结构远程协同拟动力试验研究

拟动力试验尤其结合子结构技术,可用来进行大规模的结构试验。该技术的一个延伸就是将异地多个实验室的试验资源通过互联网连接在一起协同进行结构远程试验。在课题组业已开发的网络化结构实验室平台NetSLab的基础上针对多层剪切型房屋结构模型开发了一个标准化的开放式多自由度体系远程协同拟动力试验程序,包括控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器四个模块,各个模块之间通过网络通讯平台传输试验控制信号及反馈数据。为了验证该程序的可行性及有效性,进行了十层钢管混凝土组合框架结构在三个水准地震作用下的远程拟动力试验。整体框架结构被划分成两个子结构,底部两层进行试验,其余各层进行非线性模拟,同时考虑各个子结构之间边界条件的模拟。试验结果表明,钢管混凝土组合体系在地震作用下表现出良好的抗震性能,远程协同试验程序为研究大型复杂结构的抗震实验提供平台,可以达到提高综合试验能力及资源共享的目的。     

修正CD-Newmark组合积分算法的数值特性研究

组合数值积分算法结合了显式算法无需迭代和隐式算法无条件稳定的特点,为解决传统CD-Newmark算法中上限频率取值较大而导致时间步长变小的缺点,对CD-Newmark算法进行参数修正,将计算子结构的所有被嵌固自由度释放,分别得到试验子结构的稳定条件和计算子结构无条件稳定的参数合理取值范围,并对计算精度进行分析,通过算例分析验证算法的数值特性,从而初步解决了CD-Newmark算法存在稳定性界限过严的问题,可为结构抗震拟动力试验提供研究参考。     

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。