子結(jié)構(gòu)擬動力試驗方法在彈塑性階段的研究.pdf

1、子結(jié)構(gòu)擬動力方法在結(jié)構(gòu)抗震試驗中得到廣泛應用，這種試驗方法可以將待求的結(jié)構(gòu)分解成一個或者幾個部分，從而實現(xiàn)“化整為零”，將一個較大型的試驗分為若干小試驗來進行;對比較結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的部分進行擬動力試驗，而其他部分則進行數(shù)值模擬，將這兩大部分有機綜合在一起得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的動態(tài)反應。該方法的應用力求在最大程度上達到控制試驗成本與提高試驗效率之間的平衡。
　　 作為一種聯(lián)機加載試驗，積分方法在擬動力試驗中是一個很重要的部分，試驗的每一

2、步進行加載的指令是由計算機積分計算求解而得的，所以積分方法的使用情況有時甚至關(guān)系到試驗的成敗。文中在分析比較各種積分方法的基礎(chǔ)上，并根據(jù)擬動力試驗的方法的特點，確定本文主要使用的積分方法為PCM-Newmark方法。
　　 子結(jié)構(gòu)擬動力試驗方法作為一種分析地震對結(jié)構(gòu)作用的混合模擬方法，除了試驗部分外還有一個很重要的部分是數(shù)值模擬部分。本文是針對結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段的研究，所以對于結(jié)構(gòu)數(shù)值計算部分的動力性能，借鑒彈塑性時程分析方法的

3、有關(guān)知識，對試驗以外部分進行數(shù)值模擬。本文根據(jù)結(jié)構(gòu)材料的性質(zhì)不同，對結(jié)構(gòu)的恢復力模型進行參數(shù)控制，得到結(jié)構(gòu)在不同的階段的剛度矩陣和恢復力滯回性能。鑒于本文的研究重點為擬動力試驗方法，本次研究僅進行了層模型結(jié)構(gòu)的模擬。
　　 對于結(jié)構(gòu)恢復力性質(zhì)的研究，文中主要采用折線型的結(jié)構(gòu)恢復力模型，此類恢復力模型的一個很重要特點就是，它存在人為的拐點。在進行結(jié)構(gòu)數(shù)值計算時若忽略對這些點的處理，則可能降低試驗精度。本文介紹了拐點處理的理論方法和

4、處理流程，并探索拐點處理對計算精度的各個指標的影響情況。
　　 在試驗子結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段之后，PCM-Newmark積分方法的使用則受到了限制。由于該方法在假設(shè)是建立在采用結(jié)構(gòu)初始剛度基礎(chǔ)上的，若結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段并且有明顯的硬化現(xiàn)象時，采用該方法進行數(shù)值積分時，則可能引入較大的計算誤差。針對這種情況，本文采用一種基于BFGS擬牛頓優(yōu)化方法的全算子算法(FOM)，并以此為基礎(chǔ)對結(jié)構(gòu)擬動力試驗進入非線性階段的積分計算進行改進，以