拟动力试验

1969年日本学者M.Hakuno等人提出的试验方法

拟动力试验方法最早于1969年由日本学者M.Hakuno等人提出，在80年代中期到90年代中期得到新的发展，主要表现在：子结构技术出现、数值计算方法的发展、快速拟动力试验方法的提出。拟动力试验也是一种联机试验，通过计算机控制加载模拟地震过程。

概念

拟动力试验是一种联机试验，通过计算机控制加载模拟地震过程。其特点是按照动力响应加荷载、位移。

拟动力试验方法最早于1969年由日本学者M.Hakuno等人提出。将计算机与做动器联机求解动力方程，当时采用的是模拟计算机。1974年，K.Takanashi采用数字计算机代替模拟计算机，发展了用于结构弹塑性地震反应的拟动力试验系统。早期拟动力试验采用的数值积分方法是线性加速度方法，动力方程采用的是增量形式，需要给出刚度矩阵，瞬态刚度由测量得到。由于传感器的精度限值，造成瞬态刚度变化很剧烈，试验结果不理想。为克服这个困难，H.Tanaka采用中央差分法代替线性加速度方法，在试验中直接使用测量的恢复力而避免使用瞬态刚度，提高了试验的稳定性和精度。

研究进展

80年代中期到90年代中期，拟动力试验方法又有了新的发展，主要表现在：（1）子结构技术出现。子结构方法把结构划分为试验子结构和计算子结构，将易破坏具有复杂非线性特性的部分作为试验子结构进行试验，其余线性部分作为计算子结构由计算机进行仿真模拟。子结构技术在一定程度上解决了工程结构大型化和试验设备和经费规模有限的矛盾。（2）数值计算方法的发展。传统的拟动力试验方法（如中央差分方法）多是基于显式数值积分方法开发的，由于显示数值积分方法是条件稳定的，对于复杂多自由度结构试验的应用受到限值。基于隐式方法的无条件稳定数值积分方法消除了传统拟动力试验中数值积分方法的固有缺陷。例如如今在拟动力试验中经常采用的PC-Newmark（预估－校正）方法是结合子结构技术提出的一种隐式方法。（3）快速拟动力试验方法的提出。传统拟动力试验采用的是准静态的加载过程，无法考虑加载速率对结构反应的影响。而地震作用是动力的，这正是其不同于静力荷载的地方。加上如今橡胶隔震器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器在结构中的应用，使结构特性具有速度依赖性，为解决加载速率的问题，提出了快速拟动力试验技术及数值修正方法来消除加载速率的影响。Molina进行了带橡胶隔震器的四层结构的拟动力试验，并给出了橡胶隔震器考虑应变速率的修正系数。

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，如今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如今也缺乏研究。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。

“NEES计划”

“远程协同结构试验”研究是如今国际土木工程学术界探索的前沿领域，其目标是建立一种基于互联网的研究资源，通过网络将地理上分布于各地区的试验资源互联并共享，从而建立新一代的联合试验研究系统。美国于2001年启动了“NEES 计划”；欧洲建立了“减轻地震风险的欧洲网络”；日本建造了世界上最大的地震模拟振动台E-Defence，同时还开展了结构远程协同拟动力试验的研究；台湾地区国家地震工程研究中心(NCREE)建立了地震工程研究平台ISEE。

“远程协同拟动力试验”是在拟动力试验的基础上增加了远程观测和协同控制的功能。拟动力试验是由一台计算机控制试验进程，只是在一个实验室范围内进行，而远程协同拟动力试验的控制中心和试验者是分布在异地的，基于互联网，按照一定的协议，由远程协同平台连接到一起，建立起一个试验系统。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省