空间结构SRT混合仿真试验技术研究.pdf

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1、第46卷第3期西安建筑科技大学学报(自然科学版)V_01．46NO．32014年6月J．Xi’anUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)Jun．2014空间结构SRT混合仿真试验技术研究张兴虎，一，马磊，隋奠，一，强一，一，游少建(I．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055；2．西部建筑科技国家重点实验室(筹)，陕西西安710055；3．美国MTS系统公司，美国明尼苏达州伊甸园市55344)摘要：建立了由MTS电液伺服系统、具有预估校正功能的目标计算机、OpenSees有限元软件、Op

2、enFresco接口软件等组成的SRT(SofiRealTime)混合仿真试验系统．基于一个空间钢框架结构，进行了SRT混合仿真试验，对实验子结构进行了空间，Y双向实时加载．试验结果表明该混合仿真试验系统具有良好的精度和稳定陛，能满足空间结构SRT混合仿真试验的要求．关键词：SRT混合仿真；OpenSees；OpenFresco；子结构中图分类号：TU317文献标识码：A文章编号：1006．7930(2014)03．0329-04现代的结构抗震试验方法可分为四种：拟静力试验方法J、拟动力试验方法J、地震模拟振动台试验方法和混合仿真试验方法。

3、J．混合仿真试验方法是随着子结构拟动力试验[6-83的发展和强大的有限元分析软件平台的开发而兴起的一种新型试验方法，将有限元软件数值模拟和实验室实际构件试验相结合，可以最大限度地利用多年积累的理论成果和试验技术，进行大型复杂结构的地震作用整体分析，现已成为抗震试验方法研究的焦点，是未来结构抗震试验方法的发展趋势．混合仿真试验方法为我们研究结构体系的地震反应提供了一种灵活、切实可行和经济的试验手段．1SRT混合仿真试验方法原理及试验系统1。1SRT混合仿真试验方法的原理混合仿真试验的基本思想是有限元思想，即“化整为零，集零为整”．混合仿真试验

4、将整体结构中已经研究成熟的结构部分在一个或多个计算机中用有限元软件进行模拟，而将其他高度非线性和难以数值模拟的结构部分在一个或多个实验室做实际构件试验，有限元模拟的部分称为数值子结构，实验室做实际构件试验的部分称为物理子结构，数值子结构和物理子结构通过网络通信进行数据交换和远程控制，实现各试验站点和有限元软件平台的协同工作．整体结构的动力反应分析可被看作是在整体结构的有限元模型中嵌入了物理单元或物理模型的传统有限元动力反应分析．以图1所示空间框架结构为例说明混合仿真试验方法的原理，图1SRT混合仿真试验原理虚线所示柱为试验子结构，其余部分为

5、数值子结构，整体结构的Fig．1Theoryofsoftreal-timesimulation运动方程为式(1)：M／／f+Cf+Ku+：P(ti)(1)式中：^C分别为整体结构的质量矩阵和阻尼矩阵，在数值子结构的有限元模型中定义；K为数值子结构的刚度矩阵，由有限元中数值子结构的本构模型和几何关系确定；为试验子结构在时刻的恢复力向量，由试验子结构在实际构件试验中实际测得；P(ti)为f时刻地震荷载向量，通过地震波数据记录文件输入；U、、／／i分别为时刻整体结构的位移、速度和加速度向量，通过解整体结构的运动方程得出．SRT混合仿真试验的具体过

6、程如下：(1)设定试验初始参数，试验开始时设i=0，ti：0，结构初始状态=0、：0、／／。：0，试验子结构的初始刚度矩阵根据材料初始模量估算，在整体结构的有限元模型建立时输入，只用于计算结构第一步的动力收稿日期：2013—11-26修改稿日期：2014—06．10基金项目：国家自然科学基金项N(51178382)；西部建筑科技重点实验室自主研究基金项目(K01338)；西安建筑科技大学校基金项目(DA01141)；作者简介：张兴虎(1956一)，男，教授级高级工程师，主要从事工程结构抗震理论及试验方法研究．E—mail：zhangxing

7、hu@126．corn332西安建筑科技大学学报(自然科学版)第46卷能，能满足SRT混合仿真试验的要求；(2)单层空间钢框架SRT混合仿真试验的试验结果表明：试验系统具有较好的稳定性和精度．参考文献References邱法维．结构抗震实验方法进展[J]．土木工程学报，2004(10)：19—27．QIUFawei．Developmentsofseismictestingmethodsforstructures[J]．ChinaCivilEngineeringJournal，2004(10)：19—27[2】赵刚，潘鹏，聂建国，等．基于力和

8、位移混合控制的多自由度结构拟静力试验方法研究[J]_土木工程学报，2012(12)：54．62．ZHAOGang，PANPeng，NIEJianguo，eta1．Force—di