第４８卷一第６期２０１６年６月
一哈一尔一滨一工一业一大一学一学一报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ一Ｖｏｌ ４８Ｎｏ ６Ｊｕｎ．２０１６一一一一一一ｄｏｉ：１０．１１９１８／ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７?６２３４．２０１６．０６．００８
缩尺模型子结构混合模拟试验方法数值模拟研究
陈再现１，２，陈芍桥１，吴一斌２，王焕定２，章博睿１
（１．哈尔滨工业大学（威海）土木工程系，２６４２０９山东威海；２．哈尔滨工业大学土木工程学院，１５００９０哈尔滨）
摘一要：为进一步降低试验成本二提高试验效率，结合静力相似理论，提出了缩尺模型混合模拟试验方法．该方法在满足模型与原型材料相同条件下，理论推导出试验子结构所需的位移及反力相似条件，仅对试验子结构输入输出参数进行相似处理，运动方程及计算子结构相应参数与原型完全相同，来实现混合模拟试验．采用ＭＡＴＬＡＢ和ＯｐｅｎＳＥＥＳ混合编程方法，实现了传统子结构混合模拟试验（包括剪切型二弯剪型二弯曲型模型）以及分布子结构混合模拟试验．相应足尺模型数值模拟结果比较，验证了本文所提方法的可行性．
关键词：缩尺模型；混合模拟；子结构；混合编程；拟动力
中图分类号：ＴＵ３１７．１文献标志码：Ａ文章编号：０３６７－６２３４（２０１６）０６－００５１－０７
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈｙｂｒｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｓｃａｌｅｍｏｄｅｌ
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（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔＷｅｈａｉ，２６４２０９Ｗｅｉｈａｉ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５００９０Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈｅｈｙｂｒｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｔｈｅｏｒｙｆｏｒｔｈｅｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｄｅｄｕｃｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｂｏｔｈｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｆｏｒｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｉｄｅｎｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅ．Ｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｏｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｂｏｔｈｔｈｅｍｏｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｎｏｔｃｈａｎｇｅｄ．Ｓｏｉｔｉｓｅａｓｙｔｏｕｓｅｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｈｙｂｒｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．ＵｓｉｎｇｔｈｅｍｉｘｅｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆＭＡＴＬＡＢａｎｄＯｐｅｎＳＥＥＳ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅａｌｉｚｅｓｂｏｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｓｃａｌｅｍｏｄｅｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｈｅａｒｍｏｄｅｌ，ｂｅｎｄｉｎｇ?ｓｈｅａｒｍｏｄｅｌａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｓｃａｌｅｍｏｄｅｌ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｕｌｌｓｃａｌｅｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｖａｌｉｄａｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｃａｌｅｍｏｄｅｌ；ｈｙｂｒｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｉｘｅｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；ｐｓｅｕｄｏ?ｄｙｎａｍｉｃ收稿日期：２０１５－０３－３１．
基金项目：国家自然科学基金（５１２０８１５０）；
国家自然科学基金国际合作项目（５１１６１１２０３６０）；
江苏省结构工程重点实验室资助课题（ＺＤ１３０１）．
作者简介：陈再现（１９８１ ），男，博士，副教授．
通信作者：陈再现，ｚａｉｘｉａｎ＿ｃｈｅｎ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ．一一混合模拟试验方法源自１９６９年日本学者Ｈａｋｕｎｏ等［１］提出的拟动力试验，又称之为子结构拟
动力试验，是一种经济合理二应用广泛的抗震试验方
法，得到了国内外大量研究人员的关注［２］．在提出的最初２０多年，研究主要集中在日本和美国［３］．赵西安［４］在８０年代中后期进行了一系列对钢筋混凝土
结构的混合模拟试验，拉开了中国混合模拟研究的序幕．进入９０年代后，混合模拟试验方法开始陆续在欧洲二亚洲和世界其他地区开始发展和应用［５－８］．邱法维等［９－１０］当时对混合模拟试验算法及控制方法进行了研究，奠定了中国混合模拟试验技术研究的基础．进入２１世纪以来，随着网络技术及有限元的飞速发展，各种混合模拟试验平台相继建立，研究人员又赋予混合模拟试验技术以新的内涵，提出了网络混合模拟试验二实时混合模拟试验等，有人把子结构振动台试验也归为此［１１－１２］．这些新技术极大地丰富了混合模拟试验手段，推动其飞速发展．肖岩