基于OpenSees的混合模拟试验技术仿真研究

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混合模拟试验方法作为对结构抗震性能评估的重要手段,有着不同于其他抗震试验方法的优点,将物理试验与数值模拟手段相结合,同时具备了真实试验可靠性与数值计算便捷性的优势。混合模拟试验方法对于研究大型复杂结构的动力特性有重要意义,但其广泛的应用尚处于探索阶段。本文在借鉴混合模拟试验方法已有试验平台基础上,基于混合模拟试验的原理与组成,进行了混合模拟试验数值部分的开发。主要研究工作如下:  1.提出了混合模拟试验数值部分分为分离式结构与整体式结构的系统框架。基于OpenSees有限元软件与MATLAB平台分别编制了相应协调程序。分离式结构协调程序可以将不同子结构统一到协调器中的整体结构动力运动方程中,其核心是数值积分算法;整体式结构协调程序的任务是通过数据的交互,实现对数值模型中单元和边界力的更新。协调程序通过实现不同数值子结构之间的数据交互,建立了混合模拟试验系统数值部分。  2.进行了分离式混合模拟试验系统的仿真试验。对单自由度框架结构进行数值模拟试验,阐述了系统的实现过程。通过对多自由度的非线性框架结构与多个子结构的桥梁结构的数值模拟试验,并和整体结构的数值模拟结果对比,结果表明所开发的混合模拟试验系统具有较好的精度。  3.进行了整体式混合模拟试验系统的仿真试验。对单自由度悬臂柱简化模型进行模拟试验,验证了系统具有良好数据交互性能。通过对门式框架结构与两层支撑框架结构的模拟试验,结果表明该系统对线性结构进行混合模拟试验时具有较好的精度,能够达到混合模拟试验数值模拟的要求。
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