基于数值模拟的结构动力模型试验相似理论研究-结构工程专业论文.docx
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A Dissertation Submitted to Hebei University of Engineering
For the Academic Degree of Master of Engineering
Research on the Similitude Theory of Dynamic Model Tests Based on Numerical Simulation
Candidate :Di Qingshuang Supervisor :Prof. Yang Shubiao
Academic Degree Applied for :Master of Engineering
Specialty :Structural Engineering School/Department :School of Civil Engineering
Hebei University of Engineering May, 2008
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学位论文作者签名: 导师签名:
签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日
摘要
摘要
Abst
Abstract
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摘 要
结构模型试验虽然是一门古老的技术,但在当前结构工程领域还占有重要地 位,尤其是振动台模型试验技术在检验结构抗震设计性能,探索复杂特殊结构本 质特性方面起着重要作用。
本文首先介绍了相似原理的基本理论及其发展现状和振动台模型试验的主要 内容。对近年来国内外已经进行的振动台试验项目进行了系统的梳理总结,归纳 出目前在振动台试验领域尚存在的一些问题,并对振动台模型试验领域未来需要 继续深入研究的问题进行了初步探讨。
通过对振动台试验中几种常用相似规律的回顾,本文针对附加任意人工质量 的模型相似律问题进行深入研究,给出了以一致相似律表达的用于附加任意人工 质量相似模型设计的相似律。
以开源有限元系统 OpenSees 作为分析工具,本文针对一钢筋混凝土框架结构 的振动台模型试验进行了系统的数值模拟研究,给出了原型结构,理想完全人工 质量模型,附加 40%人工质量欠质量模型及实际试验模型结构的弹性与弹塑性时 程分析结果及结构的塑性发展历程,并根据弹塑性时程分析的结果探讨了结构在 遭遇罕遇地震作用时的响应。
本文根据试验实测结果与结构弹塑性时程分析结果进行了对比分析研究,试 验模型实测结果与数值模拟结果吻合较好,验证了本文所采用的有限元分析模型 及分析技术的正确性;根据附加 40%人工质量欠质量模型的反推值与原型弹塑性 有限元分析结果的比较,检验了本文所提出的用于附加任意人工质量相似模型设 计的相似律的正确性与可靠性;最后通过理论分析及完全人工质量与实际试验模 型弹塑性时程分析结果的对比,初步探讨了振动台试验与计算机数值模拟相互融 合技术方面的问题。
关键词:相似原理;模型试验;数值模拟;振动台;OpenSees
I
Abstract
As an ancient technology, structural model tests still plays an important role in the filed of structural engineering currently, especially for shaking table tests.
This thesis addresses the dynamic similitude theory and numerical simulation of shaking table test. In particular, it focuses firstly on the similitude law of model tests supplemented with arbitrary ar
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