拟动力试验

钢框架结构拟动力模型试验与原型对比的研究一、绪论A. 研究背景和意义B. 国内外研究现状及存在的问题C. 研究目的和内容二、钢框架结构拟动力模型试验A. 模型设计和制作B. 试验装置和测试仪器C. 拟动力荷载设计和试验方案D. 试验结果分析和评价三、钢框架结构原型建造与结构分析A. 原型建造和实测数据采集B. 结构参数分析和确定C. 结构静载荷试验和分析D. 结构动力响应预测和模拟四、模型试验与原型对比分析A. 对比分析基础和方法B. 对比结果分析和评价C. 试验与模拟误差及其原因分析D. 结构抗震性能评估五、结论与展望A. 研究结论总结B. 研究意义和发展建议一、绪论A. 研究背景和意义随着经济的发展和城市化进程的加速，高层建筑和大型工业厂房的建设不断增加。

这些大型建筑结构往往面临着严峻的自然灾害和人为因素带来的挑战。

其中，地震作为一种具有破坏性的自然灾害，会对建筑物结构造成巨大的破坏，甚至可能导致生命财产损失。

因此，建筑物抗震设计和抗震性能评估成为当前结构工程研究的重点之一。

随着计算机科学和数值模拟技术的不断发展，越来越多的结构工程研究开始借助于数值模拟来进行室内试验和场外试验，以及静态和动态试验等。

然而，由于模拟的精度和真实环境存在较大差距，因此模拟结果的可靠性和适用性仍然需要通过与实际结构的试验数据进行对比验证。

本研究将调查比较钢结构物在振动时受自然力的情况，并使用钢框架结构拟动力模型试验与原型进行了对比分析，目的是在保证模型可靠性的前提下，分析模型使用中的优缺点以及可以改进的地方，从而更好地评估大型建筑结构的抗震性能，实现更好的结构工程研究。

B. 国内外研究现状及存在的问题近年来，国内外学者和工程师在结构工程领域进行抗震研究，提出了众多的理论和实践经验。

其中，许多研究关注结构振动动态特性，以及结构在地震荷载下的响应特性。

在实验方法方面，许多学者使用真实原型进行试验，在更真实的情况下进行抗震能力评估。

拟动力试验名词解释
拟动力试验是指在模拟真实工况下对某种设备、系统或材料进行测试和评估的试验。

它可以模拟实际工作环境中的各种力、压力、温度、湿度等因素，以验证设备、系统或材料在不同工况下的性能和可靠性。

拟动力试验通常包括以下几个方面的内容：
1. 力学试验：模拟设备或系统在实际工作中所受到的各种力的作用，如静载、动载、振动等。

通过施加不同的力，评估设备或系统的结构强度、稳定性和耐久性。

2. 温度试验：模拟设备或系统在实际工作环境中所受到的不同温度条件。

通过控制温度变化，评估设备或系统在不同温度下的性能和可靠性，如热膨胀、热稳定性等。

3. 湿度试验：模拟设备或系统在实际工作环境中所受到的不同湿度条件。

通过控制湿度变化，评估设备或系统在不同湿度下的性能和可靠性，如防潮性、防锈性等。

4. 光照试验：模拟设备或系统在实际工作环境中所受到的不同光照条件。

通过控制光照强度和光谱，评估设备或系统在不同光照条件下的性能和可靠性，如耐光性、光衰减等。

5. 其他试验：根据具体的需求，还可以进行其他类型的拟动力试验，如电磁场试验、压力试验、化学试验等，以评估设备、系统或材料在不同工况下的适应性和性能表现。

拟动力试验的目的是为了确保设备、系统或材料在实际工作环境中的可靠性和稳定性，以提高其使用寿命和性能。

通过拟动力试验的结果，可以对产品进行改进和优化，从而满足用户的需求和要求。

1.预埋拔出法：在浇筑混凝土前，于混凝土表层以下一定距离预先埋入一金属锚固件，待混凝土硬化以后，通过拔出仪对锚固件施加拔力，使混凝土沿着一个与轴线成2α角度的圆锥面破袭而被拔出，根据专用的测强曲线，由拔出力推定混凝土的抗压强度，称为预埋拔出法。

2控制测点：结构物的最大挠度和最大应力等数据，通常是设计和试验工作者最感兴趣的数据，因此在这些最大值出现的部位上必须布置测量点位，称之为控制测点。

3.几何相似：结构模型和原型满足几何相似，模型和原型结构之间所有对应部分尺寸成比例。

4.测量仪器的量程：仪器可以测量的最大范围。

5.测量仪器的线性度：仪器校准曲线对理想拟合直线的接近程度。

可用校准曲线与拟合直线的最大偏差作为评定指标，并用最大偏差与满量程输出的百分比来表示。

6.延性系数：结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达屈服点以后模型还没有明显变形的能力，即为延性。

在抗震设计中，延性是一个重要的指标，通常用延性系数来表示。

7.荷载相似：荷载或力相似要求模型和原型在对应部位所受的荷载大小成比例8.电阻应变计的灵敏系数：单位应变引起的应变计相对于电阻值的变化9.测量仪器的最小分度值：仪器的指示部分或显示部分的最小测量值，即指每一最小刻度所表示的被测量的数值10.测量仪器的频率响应：动测仪输出信号的幅值和相位随输入信号的频率而变化的特性。

常用幅频特性和相频特性曲线来表示，分别说明仪器输出信号与输入信号间的幅值比和相位角偏差与输入信号频率的关系。

11．结构静力试验的数据处理：结构静力试验后（有时在试验中）对采集到的数据进行整理、换算、统计分析和归纳演绎，以得到代表结构性能的公式、图像、表格、数学模型和数值，这就是数据处理。

12．加载制度：试验加载制度指的是试验进行期间荷载的大小和方向与时间的关系。

它包括加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加载卸载循环的次数。

13．质量相似：在结构的动力问题中，要求结构的质量分布相似，即模型与原型结构对应部分的质量成比例。

1.预埋拔出法：在浇筑混凝土前，于混凝土表层以下一定距离预先埋入一金属锚固件，待混凝土硬化以后，通过拔出仪对锚固件施加拔力，使混凝土沿着一个与轴线成2α角度的圆锥面破袭而被拔出，根据专用的测强曲线，由拔出力推定混凝土的抗压强度，称为预埋拔出法。

2控制测点：结构物的最大挠度和最大应力等数据，通常是设计和试验工作者最感兴趣的数据，因此在这些最大值出现的部位上必须布置测量点位，称之为控制测点。

3.几何相似：结构模型和原型满足几何相似，模型和原型结构之间所有对应部分尺寸成比例。

4.测量仪器的量程：仪器可以测量的最大范围。

5.测量仪器的线性度：仪器校准曲线对理想拟合直线的接近程度。

可用校准曲线与拟合直线的最大偏差作为评定指标，并用最大偏差与满量程输出的百分比来表示。

6.延性系数：结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达屈服点以后模型还没有明显变形的能力，即为延性。

在抗震设计中，延性是一个重要的指标，通常用延性系数来表示。

7.荷载相似：荷载或力相似要求模型和原型在对应部位所受的荷载大小成比例8.电阻应变计的灵敏系数：单位应变引起的应变计相对于电阻值的变化9.测量仪器的最小分度值：仪器的指示部分或显示部分的最小测量值，即指每一最小刻度所表示的被测量的数值10.测量仪器的频率响应：动测仪输出信号的幅值和相位随输入信号的频率而变化的特性。

常用幅频特性和相频特性曲线来表示，分别说明仪器输出信号与输入信号间的幅值比和相位角偏差与输入信号频率的关系。

11．结构静力试验的数据处理：结构静力试验后（有时在试验中）对采集到的数据进行整理、换算、统计分析和归纳演绎，以得到代表结构性能的公式、图像、表格、数学模型和数值，这就是数据处理。

12．加载制度：试验加载制度指的是试验进行期间荷载的大小和方向与时间的关系。

它包括加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加载卸载循环的次数。

13．质量相似：在结构的动力问题中，要求结构的质量分布相似，即模型与原型结构对应部分的质量成比例。

浅谈结构拟动力试验作者：张萍来源：《城市建设理论研究》2013年第14期摘要: 拟动力试验方法是进行结构抗震试验十分有力且适用面广的方法。

本文介绍了拟动力试验的基本原理与实现过程，对国内外拟动力试验的研究现状进行了评述，最后对该抗震试验方法的发展进行了展望。

关键词: 抗震试验；拟动力试验；远程协同试验中图分类号： TU973+.31 文献标识码： A 文章编号：前言我国是世界上多地震国家之一，历史上曾发生多次强烈地震。

中国这7%的国土上承受了全球33%的大陆强震，是世界上大陆强震最多的国家[1]。

例如1976年的唐山地震、2008年的汶川地震，波及范围之广、遭受损失之大、人员伤亡之多在世界上也是少有的。

这些地震给人民生命财产和国民经济造成了十分严重的损失。

因此，提高建筑物的抗震能力，保障人民生命财产安全是广大工程技术人员的当务之急。

由于地震机制和结构抗震性能的复杂性，人们仅以理论分析的手段尚不能完全把握结构在地震作用下的性能、反应过程和破坏机理，需要通过结构抗震试验，才能准确地把握结构的抗震性能特别是对大型复杂结构、超出抗震设计规范规定的结构和新型结构体系，必须进行抗震试验。

目前，拟静力试验、振动台试验和拟动力试验[2]是三种主要的结构抗震试验方法。

拟动力试验方法吸收了前2种试验方法的优点，也吸收了结构理论分析和计算的优点，可进行大比例模型或足尺结构抗震试验，可慢速再现结构在地震作用下的弹性-弹塑性-倒塌全过程反应，自开发成功以来，在抗震试验方面得到了广泛应用。

本文首先简单介绍了拟动力试验的研究进展，阐述了拟动力试验的基本原理、试验过程并给出了不同的拟动力试验分类及拟动力试验限制，对该方法在国内的实际应用及有关研究成果进行了评述。

一、拟动力试验的研究进展为了能够真实地模拟地震对结构的作用，日本学者M.Hakuno等人[3]最早于1969年由提出将计算机与做动器联机求解动力方程，这种方法后来被称为拟动力试验。

建筑结构试验一、名词解释1、结构动力特性试验：指结构受动力荷载鼓励时，在结构自由振动或强迫振动情况下量测结构自身所固有的动力性能的试验。

一八10 082、结构动力反响试验：指结构在动力荷载作用下，量测结构或特定部位动力性能参数和动态反响的试验。

3、结构劳累试验:指结构构件在等幅稳定、屡次重复荷载的作用下，为测试结构劳累性能而进行的动力试验。

二七八4、地震模拟振动台试验：指在地震模拟振动台上进行的结构抗震动力试验。

5、短期荷载试验：指结构试验时限与试验条件、试验时间或其它各种因素和基于及时解决问题的需要，经常对实际承受长期荷载作用的结构构件，在试验时将荷载从零开始到最后结构破坏或某个阶段进行卸载，整个试验的过程和时间总和仅在一个较短时间段内完成的结构试验。

一八6、长期荷载试验：指结构在长期荷载作用下研究结构变形随时间变化规律的试验。

七7、现场试验：指在生产或施工现场进行的实际结构的试验。

8、相似模型试验：按照相似理论进行模型设计、制作与试验。

十9、缩尺模型：原型结构缩小几何比例尺寸的试验代表物。

07 09 蟹相似：对象是实际结构〔实物〕或者是实际的结构构件壁枇似：是仿照〔真实结构〕并按肯定比例关系复制而成的试验代表物，它具有实际结构的全部或局部特征，但大局部结构模型是尺寸比原型小得多的缩尺结构。

结构抗震试验：是在地震或模拟地震荷载作用下研究结构构件抗震性能和抗震能力的特意试验。

拟动力试验:是利用计算机和电液伺服加载器联机系统进行结构抗震试验的一种试验方法。

地震模拟震动台试验:是指在地震模拟振动台上进行的结构抗震动力试验。

低周反复加载静力试验：是一种以操纵结构变形或操纵施加荷载，由小到大对结构构件进行屡次低周期反复作用的结构抗震尽力试验。

短期荷载试验:是指结构试验时限与试验条件、试验时间或其他各种因素和基于及时解决问题的需要，经常对实际承受长期何在作用的结构构件，在试验时将荷载从零开始到最后机构破坏或某个阶段进行卸载，整个试验的过程和时间总和仅在一个较短时间段内〔如几天、几小时、甚至几分钟〕完成的结构试验长期荷载试验:是指结构在长期何在作用下研究结构变形随时间变化规律的试验。

拟动力试验拟动力试验的原理是：根据数值化的典型地震加速度记录时程曲线，取某一时刻的地震加速度值和试验中前一时刻加载后实测的结构恢复力，用逐步积分振动方程的动力反应分析方法计算出该时刻结构试体的地震反应位移，并对结构试体施加此位移，实现该时刻结构试体的地震反应；实测此时的结构恢复力，按地震过程取下一时刻的地震加速度值，进行该时刻结构试体地震反应位移计算，再将位移施加到结构试体上。

如此逐时刻反复实现计算位移－施加位移－实测结构恢复力－再计算位移……的循环过程，即模拟了结构试体在地震中的实际动态反应过程。

对动力方程中的M ，C ，p 三个量，拟动力试验都可以较好的反应。

M容易准确测量，而且在试验中一般保持不变； K虽然在试验中不断变化，但由于直接从试件测得，也可以准确反应试件的真实情况； P一般依据事先选定的地震波加速度时程确定，也很明确。

拟动力试验中的一个难点就是阻尼矩阵 C的问题。

阻尼的实质是：在基于状态的动力平衡方程中为表征能量耗散而引入的一个数学概念。

在拟动力试验中，并不是由于试验测定，而是事先人为假定的，而且假定整个试验过程中保持不变。

实际上矩阵由人为假定的振型阻尼比转化为数值积分采用的比例阻尼矩阵，就带有很大的主观性和近似性。

在试验过程中，矩阵是不断变化的，进入塑性阶段后，阻尼的机理也会发生改变，这显然与矩阵保持不变的假定矛盾。

在实际试验中也发现输入的阻尼对试验结果有很大影响。

有关研究阻尼对拟动力试验影响的文献非常少。

由于阻尼的复杂性，目前的拟动力试验仍是采用传统的人为假定振型比例阻尼的办法。

拟动力试验另一个问题是以集中力代替实际的分布惯性力，对这种力分布形式的简化带来的影响目前也缺乏研究。

对拟动力试验模型相似关系的研究比起振动台试验也少得多。

我国《建筑抗震试验方法规程》规定的拟动力试验模型相似要求实际是静力相似，而国内实际完成的拟动力模型试验多数是按动力相似进行的。

以上三点是拟动力试验与振动台试验相比的缺陷，也是拟动力试验今后应该重点研究和改进的地方。

拟动力试验名词解释-回复
拟动力试验是指在实验室条件下，模拟地震、风荷载等动力作用对建筑物或结构进行的一种试验。

这种试验旨在研究和评估建筑物或结构在实际动力作用下的性能和安全性。

在拟动力试验中，通常会使用专门的设备如振动台、风洞等来模拟实际的动力作用。

通过调整设备的参数，可以模拟出不同强度和频率的动力作用，以此来观察和分析建筑物或结构的响应情况。

拟动力试验是土木工程、结构工程等领域中常用的一种试验方法，对于提高建筑物和结构的安全性和可靠性具有重要的意义。

外环位移控制与内环力控制拟动力试验方法谭晓晶;吴斌【摘要】对于大刚度结构试验,采用传统的位移控制加载试验难以进行,为此提出了外环位移控制、内环力控制的混合控制加载方法.在结构上设置外接高精度位移传感器测量位移反应,并设计位移控制器实现结构位移的反馈控制,同时采用一个位移与力转换系数,把位移命令转换为力命令使得加载设备采用力控制加载模式工作.为了验证该方法的有效性,首先介绍该方法的原理,然后进行数值模拟与试验验证.数值模拟和试验结果都表明,当选用合理的控制器参数时,该方法具有非常好的稳定性和精度,要优于传统拟动力试验方法,并且可以实现小位移的精确加载和测量,试验结果更准确.同时该方法中的内环采用力控制要比采用位移控制得到的试验结果更精确.研究表明,该方法可以很好地完成大刚度结构的拟动力试验.%A new pseudo-dynamic testing method was presented, adopting a mixed control strategy combining a displacement outer loop and a force inner loop for tests of structures with large stiffness. In particular, the displacement of the specimen measured by linear variable displacement transducer (LVDT) was controlled by a displacement feedback controller, and a tranferring parameter was used to transfer the displacement command to force command to make the actuator work in a force-control mode. The principle of the proposed method was introduced and then the numerical and test validation of the new method was followed to further prove its effectiveness. The numerical and test results show that the method exhibits excellent performance in terms of stability and accuracy, if proper controller parameters are adopted. The small displacement loading and itsmeasurement can be precisely achieved by using this new method, which is found to be superior to conventional pseudo-dynamic (PSD) test methods. In addition, the test results obtained by the force-controlled method in the inner control loop are more accurate than those by the displacement-controlled method. The method can be successfully used for pseudo-dynamic tests of the structures with large stiffness.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2012(031)014【总页数】6页(P16-21)【关键词】力控制;位移控制;混合控制;拟动力试验;PI控制器【作者】谭晓晶;吴斌【作者单位】哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090;哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090【正文语种】中文【中图分类】TU317拟动力试验已经成为结构抗震试验的一个重要技术手段［1－4］。