基于OpenSees的子結構擬動力試驗方法研究.pdf

1、在進行大型復雜結構抗震試驗時，小比例的模型難以滿足結構的相似條件，因此需要采用大比列或足尺模型進行試驗，然而進行整個結構的大比例模型試驗又不經(jīng)濟，此時抗震試驗方法中的子結構擬動力試驗方法可以解決該問題。在該方法中，將整體結構劃分為試驗子結構部分和數(shù)值子結構部分，一般將強非線性構件或局部結構當作試驗子結構來進行試驗，而將彈性或弱非線性等其余部分作為數(shù)值子結構以進行數(shù)值模擬。通過該方法，既能模擬復雜的恢復力特性，以更真實反應結構的地震反應，

2、又能減少試驗規(guī)模與降低試驗成本。
　　OpenSees作為面向對象的開源軟件，而本文基于OpenSees進行了子結構擬動力試驗程序的開發(fā)，并且通過虛擬子結構試驗來驗證。在文中，試驗子結構以模擬的方式實現(xiàn)，即通過模擬其邊界條件與作動器加載方式來進行試驗。另外借助Tcl腳本類語言，利用OpenSees實現(xiàn)試驗子結構與數(shù)值子結構間的數(shù)據(jù)交換。最后通過具體的算例，以驗證子結構擬動力試驗方法的可行性與有效性。
　　數(shù)值積分方法是擬動力

3、試驗方法的基礎，本文介紹了幾種適用于子結構擬動力試驗方法的數(shù)值積分方法。重點對PCM-Newmark方法與α-OS方法進行了對比分析，具體在精度與穩(wěn)定性方面以及試驗效率與試驗連續(xù)性等方面，通過算例進行驗證，結果表明PCM-Newmark法更適合子結構擬動力試驗方法。
　　探討子結構擬動力試驗方法的基本原理，基于擬動力試驗中的動力方程，建立適用于子結構擬動力試驗方法的動力方程。文中初步討論子結構選擇與模型的建立，重點論述子結構邊界條

4、件的模擬以及作動器與試驗子結構之間的位移轉換關系，具體介紹子結構擬動力試驗方法中的數(shù)值積分方法與恢復力模型。同時詳細討論非線性時程分析相關理論，其包括非線性梁柱單元、結構質量矩陣與剛度矩陣、結構阻尼矩陣及非線性方程求解，并且以高層鋼框架為算例進行時程分析。另外闡述子結構擬動力試驗方法中的網(wǎng)絡通信及子結構之間數(shù)據(jù)交換的基本原理。
　　本文闡述基于OpenSees平臺的子結構擬動力試驗方法的具體實現(xiàn)過程。大致介紹OpenSees中的時

5、程分析的基本建模過程與命令，重點闡述與子結構擬動力試驗相關的技術，其包括分析步內(nèi)的參數(shù)修改、模型參數(shù)修改以及實時輸出項等。另外，借助網(wǎng)絡通信進行子結構試驗的過程及技術，其通過由Tcl腳本文件所編寫的OpenSees接口程序以實現(xiàn)試驗子結構與數(shù)值子結構之間的數(shù)據(jù)交換。
　　同時，本文對防屈曲支撐構造及基本原理進行簡單概述。
　　本文重點以帶人字形防屈曲支撐的高層鋼結構為算例，分別以不同樓層處的單個支撐和多個支撐為試驗子結構進行