《考慮界面效應的擬動力子結構試驗方法精細化研究》是依託哈爾濱工業大學，由陳再現擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：考慮界面效應的擬動力子結構試驗方法精細化研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳再現
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用理論分析、數值模擬及試驗驗證相結合的研究手段，建立更精細考慮界面效應的擬動力子結構試驗方法。首先，基於Guyan縮聚法和界面自由度縮減思想，構建可靠、易於實現的精細化子結構界面信息傳遞方法；其次，採用編譯軟體與子結構數據接口技術，編制用於數值模擬分析的試驗程式，對不同模型分別進行擬動力和擬動力子結構數值模擬比較分析，建立由子結構邊界簡化引起的系統誤差模型，進行累積誤差的分析與控制研究，探索得到控制該累積誤差的方法；然後，針對多自由度非線性耦合的力-位移混合控制方法，研究對不同模型的控制效果，並最終建立多自由度非線性耦合的力-位移混合控制參數設計方法。最後，基於上述研究成果開發出一套更精細考慮界面效應的擬動力子結構試驗模組，通過縮尺鋼框架模型擬動力子結構物理試驗，驗證上述研究成果的科學性和可靠性，從而提供更能真實反應結構地震行為的可靠試驗技術，進一步推動結構抗震試驗方法的發展。
結題摘要
子結構混合試驗方法是一種經濟合理、套用前景廣泛的抗震試驗方法。然而，子結構界面模擬問題是其關鍵核心問題之一，嚴重製約了子結構試驗方法的推廣和套用。基於此，本項目主要沿著界面處理方案的提出、各種方案數值模擬程式編制及模擬比較、載入控制方法、物理模型設計與製作、物理實驗程式編制與實現、以及試驗數據整理等路線展開，採用理論分析、數值模擬及試驗驗證相結合的研究手段，主要研究內容如下：1、利用Matlab的強大矩陣運算功能、以及OpenSEES的開源特性，採用混合編程方法，建立了基於Matlab-OpenSEES的子結構試驗系統。該系統可以直接在外接的計算機上編程獨立實現，再通過數據採集卡與MTS電液伺服設備控制系統硬體的I/O通道連線即可，從而避開了設備控制系統複雜的底層編程技術，減少了對控制系統本身的要求，降低了試驗難度和費用。2、提出基於彈性反彎點的子結構混合模擬試驗方法。該方法將子結構界面選擇在了彈性反彎點處，避開了界面處彎矩的模擬，從而減少了界面處作動器的數目，使試驗方案在精細模擬的同時更具可操作性。大量數值模擬和鋼框架模型物理實驗證實了提出方法的可行性。3、提出預測軸向變形策略，採用力-位移混合控制的方法，實現了考慮傾覆力矩的子結構混合模擬試驗方法。以六層鋼框架模型為例，實現了考慮傾覆力矩情況下的子結構混合模擬試驗。考慮傾覆力矩引起的豎向力調整情況表明，隨著峰值加速度的增加，在試驗子結構頂部調整的豎向力成增大趨勢，最大達到結構重力荷載代表值的44%，不容忽視。但是隨著結構非線性的增加，需調整的豎向力逐漸處於平緩，尤其在結構非線性後期基本處於持平。地震峰值加速度為310gal時考慮和不考慮傾覆力矩子結構實驗結果比較情況可知，不考慮界面傾覆力矩，勢必改變了結構在地震作用下的內力分布和破壞模式，不能真實地反應結構在地震作用下的力學性能。本項目的研究可有力的推動擬動力子結構試驗技術的發展，也可對通過試驗更客觀真實地揭示框架結構抗震性能，推動框架結構抗震理論發展有十分重要的科學意義和套用價值，研究成果已發表科研論文9篇，其中SCI檢索5篇，EI檢索3篇；申請發明專利3項，其中已授權2項。
