子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法在彈塑性階段的研究.pdf

1、子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力方法在結(jié)構(gòu)抗震試驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用，這種試驗(yàn)方法可以將待求的結(jié)構(gòu)分解成一個(gè)或者幾個(gè)部分，從而實(shí)現(xiàn)“化整為零”，將一個(gè)較大型的試驗(yàn)分為若干小試驗(yàn)來進(jìn)行;對(duì)比較結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的部分進(jìn)行擬動(dòng)力試驗(yàn)，而其他部分則進(jìn)行數(shù)值模擬，將這兩大部分有機(jī)綜合在一起得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)態(tài)反應(yīng)。該方法的應(yīng)用力求在最大程度上達(dá)到控制試驗(yàn)成本與提高試驗(yàn)效率之間的平衡。
　　 作為一種聯(lián)機(jī)加載試驗(yàn)，積分方法在擬動(dòng)力試驗(yàn)中是一個(gè)很重要的部分，試驗(yàn)的每一

2、步進(jìn)行加載的指令是由計(jì)算機(jī)積分計(jì)算求解而得的，所以積分方法的使用情況有時(shí)甚至關(guān)系到試驗(yàn)的成敗。文中在分析比較各種積分方法的基礎(chǔ)上，并根據(jù)擬動(dòng)力試驗(yàn)的方法的特點(diǎn)，確定本文主要使用的積分方法為PCM-Newmark方法。
　　 子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)方法作為一種分析地震對(duì)結(jié)構(gòu)作用的混合模擬方法，除了試驗(yàn)部分外還有一個(gè)很重要的部分是數(shù)值模擬部分。本文是針對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段的研究，所以對(duì)于結(jié)構(gòu)數(shù)值計(jì)算部分的動(dòng)力性能，借鑒彈塑性時(shí)程分析方法的

3、有關(guān)知識(shí)，對(duì)試驗(yàn)以外部分進(jìn)行數(shù)值模擬。本文根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的性質(zhì)不同，對(duì)結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型進(jìn)行參數(shù)控制，得到結(jié)構(gòu)在不同的階段的剛度矩陣和恢復(fù)力滯回性能。鑒于本文的研究重點(diǎn)為擬動(dòng)力試驗(yàn)方法，本次研究?jī)H進(jìn)行了層模型結(jié)構(gòu)的模擬。
　　 對(duì)于結(jié)構(gòu)恢復(fù)力性質(zhì)的研究，文中主要采用折線型的結(jié)構(gòu)恢復(fù)力模型，此類恢復(fù)力模型的一個(gè)很重要特點(diǎn)就是，它存在人為的拐點(diǎn)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)數(shù)值計(jì)算時(shí)若忽略對(duì)這些點(diǎn)的處理，則可能降低試驗(yàn)精度。本文介紹了拐點(diǎn)處理的理論方法和

4、處理流程，并探索拐點(diǎn)處理對(duì)計(jì)算精度的各個(gè)指標(biāo)的影響情況。
　　 在試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后，PCM-Newmark積分方法的使用則受到了限制。由于該方法在假設(shè)是建立在采用結(jié)構(gòu)初始剛度基礎(chǔ)上的，若結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段并且有明顯的硬化現(xiàn)象時(shí)，采用該方法進(jìn)行數(shù)值積分時(shí)，則可能引入較大的計(jì)算誤差。針對(duì)這種情況，本文采用一種基于BFGS擬牛頓優(yōu)化方法的全算子算法(FOM)，并以此為基礎(chǔ)對(duì)結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)進(jìn)入非線性階段的積分計(jì)算進(jìn)行改進(jìn)，以