《单自由度结构的子结构拟动力实验》实验指导书 - 混合试验研究中心.doc

《单自由度结构的子结构拟动力实验》实验指导书 一. 实验目的 理解结构拟动力抗震实验方法及过程。 计算、实验得到结构在强迫振动情况下的动力反应。 初步了解电液伺服加载实验设备及加载方法。 二. 实验内容 研究简化单自由度结构在地震激励下的位移反应。下面以法为例。假设数值子结构的阻尼力为线性离散时间运动方为： 其中角标N表示数值子结构，角标E表示试验子结构；d、v、a 分别为位移、速度、加速度向量，M、C分别为质量、阻尼矩阵，R为恢复力向量，F为外荷载向量。实验内容包括对结构进行数值模拟、确定试件的刚度、通过实验检验结构在地震作用下性能。 图 (2) (3) 其中(t为积分时间间隔。将式(2)和(3)带入(1)式得： (4) 选弹簧为试件，实验中弹簧的示意图见图2。确定所选实验结构模型的参数。本实验选为MN=1.2007(105 kg、KN=2.37(106 N/m、(t=0.02s、结构阻尼比为5％(阻尼为7.5439(104 Ns/m)。进行拟动力实验时，每个积分时间步运行0.02s，地震动输入为El Centro (NS,1940)地震记录，峰值加速度为0.015 g。结构起始位移、速度和加速度为零。 图 2弹簧试件照片 三. 实验步骤 确定结构参数、推导实验公式、对结构进行数值模拟。 编制、调试实验程序。 把弹簧试件安装在实验机上，测试试件刚度。 开启加载设备油源，启动实验程序。 对试件进行加载，采集数据，完成实验。 实验数据分析与处理。 四. 数据整理 根据实测得到的试件力-位移关系曲线确定试件刚度 将测得试件的位移和反力画在一张图上，采用拟合的方法得到试件的刚度K。 (5) 结构性能评价 分别以结构位移、速度、加速度为纵坐标，时间为横坐标，画出结构位移、速度、加速度反应时程。位移反应示意图见图4。 图 3弹簧试件的力-位移关系曲线 图 地震作用下结构位移反应 《单自由度结构的子结构拟动力实验》实验报告 实验目的 实验方法简述 记录和计算 根据记录确定弹簧刚度 根据记录绘制结构位移、速度、加速度反应时程曲线，并与数值模拟结果对比。 中心差分法数值模拟程序(Matlab程序) 对方法的评价 国家住建部重点实验室—结构与抗震实验室 MN KN KE CN CE