支吊架系统基于重启动加载振动台子结构试验方法研究.pdf
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
实时混合试验(Real-TimeHybridTesting,RTHT),结合了物理试验和数值模拟
的优点,以实现更准确、高效的结构性能评估。这种方法主要用于结构工程领域,
特别是在地震工程和风工程中。在试验过程中,试验子结构和数值子结构将进行实
时的交互作用,这种试验方法的优点在于,既能够获取实验的精确性,又能够通过
数值模拟处理复杂的结构系统。此外,实时混合试验还能够实现更真实的边界条件
模拟,以及对不确定性和非线性的处理。对于通信机房的支吊架系统,由于其结构
复杂性和物理特性,常规的数值模拟方法往往无法准确预测其在各种环境条件下
的性能,此时,实时混合试验就成为了一种重要的研究工具,重启动方法可以有效
地解决计算时滞的问题,本文的研究对于研究支吊架系统的抗震试验有着重要意
义。
因此,本文首先提出了可以与有限元软件搭接的混合试验方法,并用简单结构
证明此方法具有准确性;然后对实时混合试验和支吊架基于重启动混合试验方法
进行了探讨,并且通过数值模拟验证重启动方法在简化模型与有限元精细化模型
下的有效性;最后进行了基于重启动的振动台混合试验。主要内容如下:
1.提出支吊架结构的混合试验方案,并验证此方法的准确性。建立精细化有
限元模型,并且通过有限元模型修正,分别给出在不同地震PGA下以及不同质量
下的有限元模型,通过与全结构试验对比结果,证明修正的有限元模型具有准确性,
提高了结果的精度,相关系数均在85%左右。提出了基于支吊架系统的混合试验
方法并阐述了其原理,细致讲解了操作步骤并且用一个简单模型来验证此方法的
准确性。
2.进行了支吊架系统基于重启动的数值仿真。针对可以解决实时混合试验计
算时滞问题的重启动实时混合试验方法,以简化的支吊架系统结构为例阐述了方
法的原理,并通过不同的地震波与精细化模型来验证重启动在数值模拟情况下实
现的可能性。
3.进行了支吊架系统基于重启动的混合试验。完成了两种地震波的工况下,
以半跨支吊架系统为试件的基于重启动的实时混合试验,并与常规方法和期望解
进行对比,结果比非重启动更加接近模拟解决,研究了基于重启动实时混合试验方
法的在试验过程的可能性与有效性。
关键词:重启动;实时混合试验;OpenFresco;OpenSees;时滞问题
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Real-TimeHybridTesting(RTHT)isamethodthatcombinestheadvantagesof
physicalexperimentsandnumericalsimulationstoachievemoreaccurateandefficient
structuralperformanceevaluations.Thisapproachismainlyusedinthefieldofstructural
engineering,particularlyinearthquakeengineeringandwindengineering.Duringthe
testingprocess,theexperimentalsubstructureandnumericalsubstructureinteractinreal
time.Theadvantageofthistestingmethodisthatitcanachievetheaccuracyof
experimentswhilehandlingcomplexstructuralsystemsthroughnumericalsimulation.In
addition,RTHScanalsoachievemorerealisticboundaryconditionsimulations,aswel