[發明專利]一種空間框架子結構混合仿真試驗方法及試驗系統

在審

• 申請號: 202010183663.7
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111207900A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 李騰飛;蘇明周;隋*;馬磊;弓歡學
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06;G01M7/02;G01M99/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 郭瑤

1.一種空間框架子結構混合仿真試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，將待分析的整體結構劃分為試驗子結構和數值子結構；

步驟二，建立數值子結構模型，定義荷載工況；

步驟三，使用一個試驗梁柱單元來與空間框架試驗子結構進行自由度的等效簡化；

步驟四，安裝試驗子結構的兩個水平加載裝置和一個豎向加載裝置；

步驟五，加載地震波，并計算試驗子結構在地震力的作用下，某一時刻下數值子結構的位移響應以及試驗子結構對應的位移響應命令；

步驟六，將位移響應命令發送至兩個水平加載裝置，兩個水平加載裝置保持等位移的同步加載，達到命令位移后，通過力傳感器測得試驗子結構的反力為兩個水平加載裝置反饋力之和，并計算此刻試驗子結構對應的剛度矩陣和阻尼矩陣；

步驟七，改變地震力，并重復步驟五和步驟六，直到地震波加載結束，完成試驗。

2.根據權利要求1所述的一種空間框架子結構混合仿真試驗方法，其特征在于，步驟一中，子結構的動力方程為：

其中，X_i分別為數值子結構的加速度、速度和位移,d_i分別為試驗子結構的加速度、速度和位移，M_n，C_n，K_n分別為數值子結構的質量、阻尼和剛度，M_e，C_e，K_e分別為試驗子結構的質量、阻尼和剛度，F_i為外部地震激勵。

3.根據權利要求1所述的一種空間框架子結構混合仿真試驗方法，其特征在于，步驟五中，數值子結構的位移響應為加速度速度和位移X_i；

試驗子結構對應的位移響應命令為加速度速度和位移d_i。

4.根據權利要求1所述的一種空間框架子結構混合仿真試驗方法，其特征在于，步驟二中，建立數值子結構模型采用OpenSees軟件。

5.根據權利要求1所述的一種空間框架子結構混合仿真試驗方法，其特征在于，試驗子結構通過在OpenFresco平臺控制。

6.根據權利要求1所述的一種空間框架子結構混合仿真試驗方法，其特征在于，試驗子結構為一個空間框架，每個邊界節點具有六個自由度。

7.一種基于權利要求1所述的空間框架子結構混合仿真試驗方法的試驗系統，其特征在于，包括門架(8)，門架(8)頂部的下部固定有千斤頂(9)，門架(8)側面設置有兩個水平加載裝置，分別為試驗子結構層高處作動器(2)和加載段框架層高處作動器(3)，門架(8)下方設置有地梁(7)，地梁(7)用于固定試驗子結構(12)，試驗子結構(12)上固定有平動加載大剛度加載段框架(5)，平動加載大剛度加載段框架(5)的頂面上放置有豎向荷載橫向分配梁(11)，千斤頂(9)的頂桿連接豎向荷載縱向分配梁(10)，豎向荷載縱向分配梁(10)與豎向荷載橫向分配梁(11)鉸接；

試驗子結構層高處作動器(2)通過水平加載分配梁(4)與試驗子結構(12)頂梁的側面鉸接，加載段框架層高處作動器(3)通過水平加載分配梁(4)與平動加載大剛度加載段框架(5)頂梁的側面鉸接。

8.根據權利要7所述的一種空間框架子結構混合仿真試驗系統，其特征在于，門架(8)的側面設置有混凝土反力墻(1)，試驗子結構層高處作動器(2)和加載段框架層高處作動器(3)的端部固定在混凝土反力墻(1)上。

9.根據權利要7所述的一種空間框架子結構混合仿真試驗系統，其特征在于，試驗子結構(12)通過地腳螺釘(6)固定在地梁(7)上。