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结构远程协同拟动力试验方法研究及平台开发

范云蕾  
【摘要】: 在结构工程领域,结构试验是研究结构及构件性能的重要手段。随着现代结构试验规模及复杂性的不断增加,现有的结构实验室,甚至是大型结构实验室,由于资源有限,都逐渐面临着无法满足大规模复杂试验要求的挑战。因此,以共享现有试验资源并提升整体试验能力为目标,利用互联网将多个实验室联合起来形成网络化结构实验室的研究具有重要的理论意义和科研应用价值。本文结合国家自然科学重点资助课题“现代结构拟动力地震模拟协同试验方法与系统”(50338020),对结构远程协同拟动力试验方法进行了研究,主要成果如下: 基于课题组开发的网络平台NetSLab,搭建了结构远程协同拟动力试验平台的构架,采用Visual Basic语言开发了一个标准化的开放式单层结构远程协同拟动力试验平台NetSLab-SDOF,它由控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器四个模块组成。该平台可以使不同的结构实验室联合进行结构拟动力试验,同时还提供远程用户同步观察试验并获取试验数据的功能。通过数个真实拟动力试验及数值模拟试验和网络速度测试,验证了NetSLab-SDOF试验平台的有效性。 在试验方法方面,本文从传统的子结构拟动力试验方法出发研究了子结构技术在远程协同拟动力试验中的应用,推导了异地分布的多子结构远程协同拟动力试验的整体结构动力方程,并给出了相应的控制原理及数值积分方法。通过钢管混凝土柱及桥梁结构的真实拟动力试验及数值模拟试验,验证了该方法的可行性。另外,通过分析单层框架单向偏心的地震扭转反应,提出了考虑扭转影响的结构远程协同拟动力试验方法,同时编制相应的程序进行了验证性的结构远程模拟试验。本文还研究了多层剪切型结构模型的远程协同拟动力试验方法,建立了任意选取层子结构时整体结构的动力方程,通过分析三层房屋结构不同的子结构选取方式来研究试验子结构边界条件的模拟,并且编制了相应的程序进行了验证,结果表明本文提出的试验方法是可行的。 总之,本文对于异地分布式协同结构拟动力试验的研究有一定的理论意义,而且为异地多个实验室之间通过互联网联合进行协同试验提供了可能。


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