有限元软件ABAQUS的子结构拟动力试验技术

万方数据

万方数据

万方数据

·结构试验新技术··８５·结构工程师第２７卷增刊

子结构拟动力试验选择框架中左柱为试验子结构。试验子结构安装在５０００ｋＮ自反力架上，作动器在试验子结构顶部进行水平加载。为防止构件的平面外失稳，在柱平面外设置侧向支撑。试验装置如图３所示。框架的其余部分作为计算子结构，在有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ中分析，选取Ｂ２１梁柱单元进行分析，将每个杆件划分为五个单元，其本构采用二折线模型模拟。

图３试验子结构

Ｆｉｇ．３Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｔｅｓｔ

ｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

由于其轴压比较小，故在分析中忽略轴压力的影响。为了分别分析框架在小震以及大震情况下的反应情况，按照模型以及加载的加速度时程曲线将试验分为２个工况。该模型选择Ｔａｂａｓ（ＮＳ，１９７８）的地震加速度记录激励（截取前８ｓ），加速度时程曲线如图４所示。试验工况表见表２。

图４工况１加速度时程曲线

Ｆｉｇ．４

Ｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｌｏａｄ１表２子结构拟动力试验工况表

Ｔａｂｌｅ２Ｄｅｔａｉｌｓｏｆｔｈｅｌｏａｄｃａｓｅ

试验工况试件峰值加速度备注１ＢＣｌ８ｍ／ｓ２弹性

２ＢＣ６４８ｍ／ｓ２塑性４．１基于通用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ的子结构拟动力试验

由于ＡＢＡＱＵＳ显式动态分析对于求解广泛的，各种各样的力学问题是一种非常有效的工具，故采用显式动力方法。取瑞利阻尼仅＝７．２７，Ｂ＝０。试验子结构位移由作动器施加。全结构拟动力试验的结构响应确定作动器对子结构的加载位移时程。

４．２试验结果分析

将试验过程中作动器控制位移与反馈位移进行对比，结果如图５以及图６所示。作动器的目标位移与反馈位移基本一致，作动器可以很好地实现位移命令，基本没有误差和延迟，并且能够很好实现与有限元软件的通信，该试验设备能满足进行子结构拟动力试验的要求。

图５工况１作动器位移比较

Ｆｉｇ．５Ｃｏｍｐａｒｅｏｆａｃｔｕａｔｏｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｌｏａｄ

图６工况２作动器位移比较

Ｆｉｇ．６Ｃｏｍｐａｒｅ

ｏｆａｃｔｕａｔｏｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｌｏａｄｃａ肫２为了验证试验结果的正确性，采用通用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ对该钢结构框架模型进行两种工况的数值模拟。

通过图７可以看出，在工况１条件下，试验记录的位移与模拟计算的位移走势一致。这是由于在试验过程中，作动器与试件的连接结构之间存在缝隙，在作动器伸缩的同时，试件与连接结构之

间存在滑移，导致试验记录的位移偏小，造成与模万方数据

万方数据

万方数据

基于有限元软件ABAQUS的子结构拟动力试验技术

作者：冯帆， 王强， 王占飞， FENG Fan， WANG Qiang， WANG Zhanfei

作者单位：沈阳建筑大学土木工程学院,辽宁,沈阳,110168

刊名：

结构工程师

英文刊名：STRUCTURAL ENGINEERS

年，卷(期)：2011,27(z1)

1.汪大绥;李志山复杂结构弹塑性时程分析在ABAQUS软件中的实现[期刊论文]-建筑结构 2007(05)

2.吕西林.蒋欢军建筑结构抗震研究的若干进展 2004(10)

3.Shoraka Majid Baradaran;Charlet Amaud Y Hybrid Simulation of the Gravity Load Collapse of Reinforced Concrete Frames 2008

4.Williams M S.Blake Borough A Laboratory Testing of Structures Under Dynamic Load:An Introductory Review 2001

5.Schneider S P;Roeder C W An inelastic substructure technique for the pseudodynamic test method[外文期刊] 1994

6.邱法维结构抗震实验方法进展 2004(10)

7.Schelleuberg Andreas Application of an experimental software framework to hybrid simulation of structures through collapse 2006

8.王向英.田石柱.张洪涛.宋坤位移控制的子结构地震模拟振动台混合试验方法 2009(2)

9.Ni Y Q Modal Flexibility Analysis of Cable-Stayed Ting Kau Bridse for Damage Identification 2008

10.Pinto A V.Pegon P.Magonette G Pseudo-dynamic testing of bridges Using non-linear substructuring 2004

11.Pen Peng;Nakashima Masayoshi;Tomofuji Hiroshi Online hybrid test using displacement-force mixed control 2005

12.Pen Peng.Nakashima Masayoshi.Tomofuji Hiroshi Online hybrid test using displacement-force mixed control 2005

13.Pinto A V;Pegon P;Magonette G Pseudo-dynamic testing of bridges Using non-linear substructuring [外文期刊] 2004(11)

14.Schneider S P.Roeder C W An inelastic substructure technique for the pseudodynamic test method 1994

15.王向英;田石柱位移控制的子结构地震模拟振动台混合试验方法[期刊论文]-世界地震工程 2009(02)

16.Shoraka Majid Baradaran.Charlet Amaud Y Hybrid Simulation of the Gravity Load Collapse of Reinforced Concrete Frames 2008

17.邱法维结构抗震实验方法进展[期刊论文]-土木工程学报 2004(10)

18.汪大绥.李志山.李承铭.姜文伟.王国俭.廖云复杂结构弹塑性时程分析在ABAQUS软件中的实现 2007(5)

19.Williams M S;Blake Borough A Laboratory Testing of Structures Under Dynamic Load:An Introductory Review 2001

20.Ni Y Q Modal Flexibility Analysis of Cable-Stayed Ting Kau Bridse for Damage Identification 2008

21.吕西林;蒋欢军建筑结构抗震研究的若干进展[期刊论文]-同济大学学报（自然科学版） 2004(10)