擬動力試驗偽動力試驗，計算機加載器聯機試驗地震發生和傳播的隨機性周期性加載的加載歷程是假定的，與實際地震的非周期反應有很大差別理想的試驗加載是按某一確定的地震反應來制訂相應的加載制度計算機聯機試驗的提出在研究工作中人們從結構試驗和數值分析兩方面著手，促使試驗技術和計算技術的發展。由于各種因素的影響，由試驗結果所確定的數學分析模型的精度存在疑問，解決方法——將計算機技術直接應用于試驗。非周期性加載的兩種方案給定輸入的加速度記錄，通過計算機作非線性動力分析，計算得到位移反應曲線，將位移反應歷程作為輸入，控制加載。這種方法要求事先假定結構的恢復力模型，這種恢復力模型是否符合實際？將計算機及計算技術直接應用于控制試驗加載。不需要事先假定結構的恢復力模型，恢復力可以直接從作用于試件的加載器的荷載值測得，由計算機完成非線性地震反應微分方程的求解。擬動力試驗發展歷史1969年日本伯野元彥博士最初提出聯機試驗，將模擬計算機與試驗聯線成一個系統。1971年日本岡田恒男教授應用于結構抗震試驗。1981年日美合作完成一座七層鋼筋混凝土框架房屋足尺結構擬動力試驗。1983年中國建筑科學研究院結構所完成1/6底層大空間12層剪力墻結構擬動力試驗。計算機—加載器聯機系統工作原理用電子計算機將地震地面運動加速度轉換成作用在結構或構件上的位移和與此位移相應的加振力。隨地面運動加速度時程曲線的變化，作用在結構上的位移和加振力也變化，得到實際地震作用下結構連續反應全過程，得到結構恢復力特性曲線。擬動力試驗的試驗設備電液伺服加載器+電子計算機=聯機系統電子計算機的功能：按某一時刻輸入的地面運動加速度，以及上一時刻試驗得到的恢復力計算下一時刻的位移反應，并據此對加載系統發出施加位移的指令，從而測出在該位移下的力。采集試驗中結構的應變、位移數據，進行演算處理。加載控制系統的功能加載控制系統由電液伺服加載器及模控系統組成。模控系統是根據該時刻由計算機傳來的位移指令，轉換成電壓輸入，控制加載器的伺服系統。聯機系統由專用軟件系統通過數據庫和運行系統來執行操作指令，進行整個系統的控制和運行。擬動力試驗工作流程對計算機系統輸入某一確定性的地震地面運動加速度。在加速度時程曲線中，加速度幅值隨時間t的改變而變化，為便于用數值積分方法求解運動方程，將加速度時程曲線按t分成許多微小時段，假定在t時段內加速度呈直線變化。擬動力試驗工作流程由計算機按第n步的地面運動加速度輸入，求第n+1步的指令位移當輸入后，在時間內，由第n-1和n步的位移和以及第n步的恢復力，按運動方程求第n+1步的位移擬動力試驗工作流程由中心差分法擬動力試驗工作流程代入微分方程得：擬動力試驗工作流程由加載系統的計算機將位移轉換成電壓信號，輸入到電液伺服加載器，對結構施加與位移相應的荷載。擬動力試驗工作流程由電液伺服加載器上的荷載及位移傳感器，直接量測結構的恢復力和加載器活塞行程的位移反應值擬動力試驗工作流程將實測的和數值連續輸入數據采集和反應分析系統的計算機，利用位移、和恢復力按上述同樣方法重復運行、計算、加載和測量，求得位移和恢復力連續對結構進行試驗加載，直到輸入地震加速度時程指定的時刻。擬動力試驗工作流程由于聯機加載過程中用逐步積分求解運動方程的時間間隔取值為0.005~0.01秒，而整個聯機試驗每一加載步長大致要持續幾秒，這樣的加載過程完全可以看成是靜態的，為此可以忽略方程式中與速度有關的阻尼力兩個自由度結構地震反應的聯機試驗試驗對象：單跨雙層鋼筋混凝土框架，模型比例為1/4，試件安裝在抗側力臺座上，用兩臺電液伺服加載器在一、二層框架橫梁中部用控制位移方法進行水平加載。運動方程試驗步驟

時，結構的、和均為0計算時的地震位移反應，這時結構每一層的恢復力可由框架彈性分析得到試驗步驟按線性加速度法計算得到加速度響應試驗步驟代入運動方程得試驗步驟由兩臺電液伺服加在器分別施加位移及，并測得相應的恢復力和試驗步驟計算第二步時的位移反應和用線性加速度法求解時刻運動方程時，必須知道尚待測定的恢復力試驗步驟時刻的恢復力矩陣為：當結構進入非線性時，要求由試驗值和來確定剛度矩陣的各元素數值是很困難的。試驗步驟可以采用中心差分法試驗步驟當時利用第一步計算結果的和代入上式，得試驗步驟試驗步驟采用中心差分法，將多自由度體系方程組轉化為多個獨立方程，避開了用剛度矩陣求解聯列方程的問題，而各自由度的相互關系已隱含在測得的恢復力之中，使方程式求解大大簡化。試驗步驟重復步驟3，按和控制位移施加荷載，實測恢復力及，計算第3步位移反應和繼續步驟3~5直至輸入地面運動加速度時程指定的時刻對于兩自由度聯機試驗，第一個數值積分計算可用線性加速度法，以后均采用中心差分法進行計算。等效單自由度體系的聯機試驗多自由度系統的運動方程：如忽略阻尼項，則運動方程為等效單自由度體系的聯機試驗存在的問題：多自由度系統所受外力隨時間呈隨機分布，分布復雜；進入非線性階段要求在較大的非線性范圍內控制位移加載，以致在建立數學模型、計算和液壓控制等方面帶來困難。等效單自由度體系的聯機試驗在擬動力試驗中發現：剛度大的多自由度結構或模型試驗時，將會出現當各質點位移指標到達預計值而荷載卻與預定值有較大的出入。從動力分析表明，剛度大的質點系統在地震過程中基本處于第一振型狀態。在倒三角形荷載分布下靜力試驗結果不論荷載大小如何，不管結構處于彈性、非彈性或機動狀態，其規一化振型曲線，幾乎都是一樣的。等效單自由度體系的聯機試驗將多自由度體系轉換為等效單自由度體系進行擬動力試驗。以頂層荷載值為基準，其余各層荷載值與頂層成一定比例，比例系數由第一振型決定。在試驗過程中始終保持側向力倒三角形分布，使頂層位移加到預計值。由于這一體系以頂層位移為標準，形成了一個等效單自由度體系。等效單自由度體系的聯機試驗多自由度體系中結構各層的橫向位移與歸一化振型之間的關系是隨時間變化的函數，由虛功原理得到無阻尼多自由度體系的運動方程等效單自由度體系的聯機試驗因為所以等效單自由度體系的聯機試驗等效單自由度體系的聯機試驗令振型參與系數等效位移等效單自由度體系的聯機試驗頂層位移基底剪力與等效外力的關系為等效單自由度體系的聯機試驗程序將運動方程寫成輸入已知數據、、和等效單自由度體系的聯機試驗程序用中心差分求得n時刻的和求解方程得等效單自由度體系的聯機試驗程序由方程求得試驗施加結構頂層位移按倒三角形分布對結構施加外力，頂層控制位移加到測讀各層反力計算基底剪力等效單自由度體系的聯機試驗程序由換算等效外力等效單自由度體系的聯機試驗程序重復以上1~7步驟，直到地面運動加速度時程達到指定時刻，完成試驗的全過程。子結構擬動力試驗從地震震害分析，結構在地震作用下的破壞往往是局部的，結構的倒塌也是由于局部的嚴重破壞引起的。經濟合理的試驗研究：將結構中最容易破壞的部分進行試驗；基本完好的結構部分由計算機模擬子結構擬動力試驗優點：解決了結構研究中難以把握的破壞部分的非線性特征；解決了實驗室規模、設備能力等因素對試件尺寸的限制，減少經費。子結構擬動力試驗子結構擬動力試驗中，整個結構的地震反應由試驗子結構和計算子結構組成：用于試驗的結構部分稱為試驗子結構其余由計算機模擬的部分稱為計算子結構兩個形式上獨立的部分由整體結構動力方程統一起來。子結構擬動力試驗整體結構在時刻的離散動力方程為I代表計算子結構，E代表試驗子結構子結構擬動力試驗子結構擬動力試驗各工況下結構自振頻率工況0.1g0.2g0.4g0.6g0.7g一階1.441.421.351.071.00二階4.164.124.124.073.36三階6.326.316.146.005.93擬動力試驗注意事項傳感器的選擇放大器設定A/D轉換信噪比程序調試和標定時間步長保護設定試驗數據資料整理強度開裂荷載屈服荷載極限荷載破損荷載試驗數