拟静力与拟动力试验

拟动力试验
拟动力试验的原理是:根据数值化的典型地震加速度记录时程曲线,取某一时刻的地震加速度值和试验中前一时刻加载后实测的结构恢复力,用逐步积分振动方程的动力反应分析方法计算出该时刻结构试体的地震反应位移,并对结构试体施加此位移,实现该时刻结构试体的地震反应;实测此时的结构恢复力,按地震过程取下一时刻的地震加速度值,进行该时刻结构试体地震反应位移计算,再将位移施加到结构试体上。

如此逐时刻反复实现计算位移-施加位移-实测结构恢复力-再计算位移……的循环过程,即模拟了结构试体在地震中的实际动态反应过程。

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,目前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目前也缺乏研究。

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。

拟静力试验
静力试验又称低周反复荷载试验,是指对结构或结构构件施加多次往复循环作用的静力试验,是使结构或结构构件在正反两个方向重复加载和卸载的过程,用以模拟地震时结构在往复振动中的受力特点和变形特点。

这种方法是用静力方法求得结构振动时的效果,因此称为拟静力试验,或伪静力试验。

结构的拟静力试验是目前研究结构或结构构件受力及变形性能时应用最广泛的方法之一。

它采用一定的荷载控制或位移控制对试件进行低周反复循环的加载方法,使试件从开始受力到破坏的一种试验方法,由此获得结构或结构构件非弹性的荷载—变形特性,因此又称为恢复力特性试验。

该方法的加载速率很低,因此由于加载速率而引起的应力、应变的变化速率对于试验结果的影响很小,可以忽略不计。

同时该方法为循环加载,也称为周期性加载。

进行结构拟静力试验的主要目的,首先是建立结构在地震作用下的恢复力特性,确定结构构件恢复力的计算模型,通过试验所得的滞回曲线和曲线所包围的面积求得结构的等效阻尼比,衡量结构的耗能能力,同时还可得到骨架曲线,结构的初始刚度及刚度退化等参数。

由此可以进一步从强度、变形和能量等三个方面判断和鉴定结构的抗震性能。

最后可以通过试验研究结构构件的破坏机制,为改进现行结构抗震设计方法及改进结构设计的构造措施提供依据。

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建筑结构试验及检测问题整理

建筑结构试验及检测问题整理

1.土木工程结构试验分哪几类?各类试验的目的是什么?A根据试验目的,可以分为研究性试验和检验性试验。

研究性试验具有研究、探索和开发的性质。

其目的在于验证结构设计的某一理论,或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性,或者是为了创造某种新型结构体系及其计算理论,而系统地进行的试验研究。

检验性试验对象一般是真实的结构或构件,其目的是通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求,并对检验结果作出技术结论。

B根据试验的荷载性质,可分为静力试验和动力试验两大类。

静力试验是结构试验中最常见的试验。

所谓"静力"一般是指试验过程中,结构本身运动的加速度效应〔惯性力效应可以忽略不计。

根据试验性质的不同,静力试验可分为单调静力荷载试验,拟静力试验和拟动力试验。

研究动荷载的特性、结构的动力特性以及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验,如研究铁路或公路桥梁的振动特性、工业厂房中的吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命、大跨结构和高耸结构在风荷载作用下的动力问题。

结构动力试验主要包括动荷载特性试验、结构的动力特性试验、结构动力反应试验、模拟地震振动台试验、风洞试验和结构疲劳试验等。

C根据试验对象的不同,可以分为实体试验和模型试验。

实体试验的试验对象一般是实际结构或构件。

模型是仿照原型〔真实结构并按照一定比例关系复制而成的试验代表物,它具有实际结构的全部或部分特征。

模型的设计制作及试验是根据相似理论,用适当的比例和相似材料制成与实际结构几何相似的试验对象,在模型上施加相似力系〔或称比例荷载,使模型受力后重演原型结构的实际工况,最后按照相似理论由模型试验结果推算实际结构的性能。

D结构试验按试验场合分为试验室试验和现场试验。

实验室试验是指在有专门设备的实验室内进行的试验。

现场试验是指在生产和施工现场进行的试验。

E根据结构或构件破坏与否,可以分为非破坏试验和破坏性试验。

非破坏试验有使用性能检验和承载力检验。

建筑抗震试验方法规程JGJ101—9

建筑抗震试验方法规程JGJ101—9
拟动力试验数值加载值计算符号 多质点试体的初始侧向刚度矩阵
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试体质量和第 个质点的质量 试体质量矩阵 试体阻尼比 试体的阻尼矩阵 试体的速度和速度向量 试体的加速度和加速度向量 地震地面运动加速度和加速度向量 试体的恢复力和恢复力向量 第 质点的恢复力 第 和第 振型的阻尼比 第 和第 振型的圆频率 积分时间间隔 地震加速度取值时间间隔 等效质量 等效阻尼 等效试体恢复力 等效位移 等效速度和等效加速度 第一振型曲线中第 个质点位移与最大位移的比 值 试体设计使用符号 模拟人工质量施加于模型上的附加材料的质量密 度 模型材料中的质量密度 原型结构具有结构效应的材料的质量密度 模型结构几何尺寸 原型结构几何尺寸
弹塑性模型 为研究在荷载作用下结构各阶段工作性能包括直至破坏的全 过程反应 用与实际结构相同的材料制成的与原型相似的结构模 型
反力装置 为实现对试体施加荷载的承载反力的装置
荷载控制 以荷载值的倍数为级差的加载控制
变形控制 以变形值的倍数为级差的加载控制
拟静力试验 用一定的荷载控制或变形控制对试体进行低周反复加载 使 试体从弹性阶段直至破坏的一种试验
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术语及符号
术语
试体 凡作为抗震试验的对象均称试体 是试验构件 结构的原型和 模型的总称
原型结构 按施工图设计建成的直接投入使用的结构
足尺模型 尺寸 材料 受力特性与原型结构相同的结构模型
弹性模型 为研究在荷载作用下结构弹性性能 用匀质弹性材料制成与 原型相似的结构模型
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试体的设计
一般规定 采用模型或截取部分结构作试体时 试体应分别满足原型 结构的几何 物理 力学 构造和边界的相应条件 试体的尺寸应根据试验目的要求 和现有设备条件进行设 计 并应满足本规程的有关规定 试体设计时应进行试体的局部处理 试验时不得发生非试 验目的的破坏 当试体为截取的柱或墙时 其上部荷载重量应视为竖向外 力 当试体为构件时 同类构件不得少于 个 用于基本性质 试验的构件数量 应通过各种因素用正交设计确定 模型试体材料重力密度不足时可采用均匀附加荷载弥补 此时应按附加荷载在整个试体上的作用位置与分布情况确定 拟静力和拟动力试验试体与原型结构的相似条件的设计 应按本规程附录 进行

结构试验题库

结构试验题库

结构试验:在试验对象(实际结构物、杆件、构件、子结构或其模型)上,以仪器设备为工具,用各种试验技术为手段,在施加各种作用(荷载、机械扰动力、模拟的地震作用、力、温度、变形……)的工况下,量测与试验对象工作性能有关的各种参数(应变、变形、振幅、频率……)和实际破坏形态,来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等,确定工程结构对使用要求的符合程度,并用以检验和发展结构的计算理论工程结构试验的任务根据不同的试验目的,以实验方式测定结构在各种作用下的相关数据,由此反映结构成构件的工作性能、承载能力和相应的安全度,为结构的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据工程结构试验的目的:生产鉴定或科学研究1生产鉴定性试验试验对象:实际结构或构件试验目的:检验产品是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求,并对检验结果作出技术结论;该类试验包括a对结构设计和施工进行鉴定(重要或新型结构、新工艺方法施工)b判断改建和加固的工程结构的实际承载能力c 为工程事故鉴定提供技术根据;2科学研究性试验a目的: 验证结构设计计算的各种假定;通过制定各种设计规范,发展新的设计理论,改进设计计算方法;为发展和推广新结构、新材料及新工艺提供理论与实践的经验。

b内容: 1验证结构计算理论的假定;2为制定或修订设计规范提供依据;3为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验根据试验目的不同可分:生产性试验和科研性试验。

试验荷载性质不同可分:静力(载荷)试验和动力(载荷)试验。

静力试验指:试验过程中,加荷导致结构本身运动的加速度效应(惯性力效应)可以忽略不计。

1静力试验又可分:单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。

单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标,用于研究结构受力性能的试验。

2动力试验包括研究动荷载的特性、结构的动力特性及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验。

动荷载的特性:包括作用力的大小、方向、频率及其作用规律等;动荷载的特性试验量测内容:动荷载自身参数和主振源的测定试验;通常采用直接测定法、间接测定法和比较测定法;结构的动力特性包括结构的自振频率、阻尼比、振型等参数。

结构检测

结构检测

1.结构试验:结构试验是在结构物或试验对象上,利用设备仪器为工具,以各种实验技术为手段,在施加各种作用的工况下,通过量测与试验对象工作性能有关的各种参数和试验对象的实际破坏形态,来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等,并用以检验和发展结构的计算理论。

2.根据不同的试验目的、荷载性质、试验对象、试验场合、构件破坏与否、荷载作用时间等不同因素进行分类。

可分为研究性试验和检验性试验、静力试验和动力试验、实体试验和模型试验、实验室试验和现场试验、破坏性试验和非破坏性试验、短期荷载试验和长期荷载试验。

3.静力试验:静力试验可分为单调静力荷载试验、拟静力试验和拟动力试验。

所谓“静力”一般是指试验过程中,结构本身运动的加速度效应可以忽略不计。

4.拟动力试验:拟动力试验是将地震实际反应所产生的惯性力作为荷载加在试验结构上,使结构所产生的非线性力学特征与结构在实际地震作用下所经历的真实过程完全一致。

5.结构检测:结构检测是为评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的检测工作。

检测包括检查和测试。

结构检测可分为结构工程质量的检测和既有结构性能的检测。

6.结构试验技术的新发展:先进的大型和超大型试验装备、现代测试技术、计算机技术的应用、基于网络的结构试验技术。

7.试验装置设计具体要求:(1)试验装置应有足够刚度。

(2)试验结构构件的跨度、支撑方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图,且在整个试验过程中保持不变。

(3)试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态,且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展。

(4)应满足试件就为支撑、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求。

8.加载制度:试验加载制度是指试验进行期间荷载与时间的关系。

它包括:加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加卸载循环的次数等。

9.测点的选择与布置应满足以下原则:(1)在满足试验目的的前提下,应使重点观测项目突出,测点宜少不宜多。

土木工程结构试验与检测

土木工程结构试验与检测

研究性试验:验证结构设计的某一理论,或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性,或者为了创造某种新型结构体系及计算理论,而系统地进行的试验研究。

静力试验:所谓“静力”一般是指试验过程中,结构本身运动均加速度效应(惯性力效应)可以忽略不计。

单调静力荷载试验:试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标,研究结构受力性能的试验。

拟静力试验:也叫低周期反复荷载试验或伪静力试验。

利用加载系统对结构施加逐渐增大的反复作用荷载或交替变化的位移,使结构或构件受力的历程与结构在地震作用下的受力历程基本相似,属于结构抗震试验方法,但其加载速度远低于实际结构在地震作用下所经历的变形速度。

结构动力试验主要包括:①动荷载的特性试验方法:直接测定法、间接测定法、比较测定法。

②结构动力特性试验;③结构的动力反应试验;④模拟振动地震台试验;⑤风洞试验;⑥疲劳试验。

实体试验和模型试验;试验室试验和现场试验;非破坏性试验和破坏性试验。

结构检测:是为了评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的检测工作。

研究性试验包括哪几个阶段?设计阶段→准备阶段→实施阶段→总结阶段。

试验阶段试验加载图式:试验荷载在试验结构构件上的布置(包括荷载类型和分布情况)称为加载图示。

试验装置:①试验装置应有足够的刚度,在最大的试验荷载作用下,应有足够承载力(包括疲劳强度)和稳定性。

②试验结构构件的跨度、支撑方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图,且在整个试验过程中保持不变。

③试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态,且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展。

④应满足试件就位支撑、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求。

加载制度:是指试验进行期间荷载与时间的关系。

测点的选择与布置:用仪器对结构或构件进行内力、变形等参数的量测时,测点的选择与布置应满足以下原则。

仪器选择与测读原则:①选择的仪器,必须能满足试验所需的精度与量程要求。

拟动力试验和实时拟动力试验

拟动力试验和实时拟动力试验
2016春季,桥梁抗震试验
实时子结构拟动力试验
产生背景 常规拟动力和子结构拟动力试验为准静态加载过程,仅是慢速再现地震破会全过 程,无法考虑加载速率对试件的影响和试验加载的实时性。 结构控制技术的发展,橡胶隔震器、粘滞阻尼器等一些新的元件的运用使结构具 有明显的速度依赖特征。 试验子结构 (复杂非线性部分)
n
F
x、

和恢复力
n

Байду номын сангаас和恢复力
连续对结构进行试验加载,直到输入地震加速度时程指定的时刻
F
2
2016春季,桥梁抗震试验
n

拟动力试验试验原理
由于联机加载过程中用逐步积分求解运动方程的时间间隔取值一般 为0.005~0.01秒,而整个联机试验每一加载步长大致要持续几秒, 加载过程完全可以看成是静态的,为此可以忽略方程式中与速度有 关的阻尼力,运动方程可以简化为:
给定加速度记录,由计算机 作非线性动力分析,计算得 到位移反应曲线,将位移反 应曲线作为输入,控制加载。 这种方案要去事先假定结构 的恢复力模型,问题这种恢 复力模型是否符合实际?
2016春季,桥梁抗震试验
简介
方案2:
将计算机及计算技术直接应 用与控制实验加载,不需要 事先假定结构的恢复力模型, 恢复力可以直接从作用于试 件的加载器测得,由计算机 完成非线性地震反应微分方 程的求解。 《建筑抗震试验方法规程》定义
1
n
结构施加与位移x
相应的荷载。 1
4.由电液伺服加载器上的荷载及位移传感器,直接量测结构的恢复力F 和加活
n
塞的行程位移反应值
1
x
n

F
. 5
n

拟动力试验中几个问题的讨论

震 波时程 的时 问按 动力 相 似 关 系要 求 进 行 调 整 。

2 拟动力试验模型设计 的相似关 系
拟动力试验的一个优点是可以制作大尺寸甚
般钢筋混凝 土结构拟动力试验几个重要的相似
系数 可 以按 表 1取值 。
基金项 目: 欧盟第五框架项 目( 6 I一 T 20 0 87 、 G R ) C 一 0 2— 0 5 ) 国家科技部 国际合作重点项 目(0 3 F0 0 8 。 2 0 D O0 1 )
( 同济大学土木工程 防灾 国家重点实验室 , 上海 2 0 9 ) 00 2
提 要 讨论 了结构拟动力试验 中常遇到的一些问题 , 包括缩尺模 型相似 关 系设计、 试验 阻尼比的确 定、 附加质量和竖向荷栽施加方法、 初始条件处理 、 试验输入地震波和加载.  ̄的选取等 , 出了一 些对 x -L - 给
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第 2 卷第 5 2 期
20 0 6年 l O月





V0 . 2.No 5 12 . 0c .2 0 t 06
S r cu a gn e s t tr l En i e r u
拟动 力试 验 中几个 问题 的讨 论
范 力 赵 斌 吕西 林
Ab ta t S me p o lms i s u o y a c tss sr c o rbe n p e d d n mi et ,whc n ld d smit d u e o etmo e ein, ih icu e i lu e rls fr ts i d ld sg
不会产生惯性力 , 从这一点上来讲属于静力试验 。
但 从 试 验 的物 理本 质 上 看 , 动 力 试 验 在 实 质 上 拟

工程结构抗震试验


第三十七页,共40页。
多次性加载: 1、自由振动:测定结构的自振特性。 2、给台面输入微小(wēixiǎo)的运动,使结构的薄弱部位产
生微裂 3、加大台面的输入运动,使结构产生中等开裂。 4、再加大台面的输入运动,使结构的主要部位产生破坏 5、在增大台面的输入运动,使结构变为机动体系,稍加荷
险。用的较少。(高速摄影和电视摄像)可模拟试 件在一次强烈地震(dìzhèn)的反应
第三十六页,共40页。
地震模拟振动台试验 计算机控制的电液伺服加载系统(xìtǒng),不直
接对试件加载,而是施加在一个钢平台。平台 上安放试件。 优点: 1、平台可再现天然地震波,这样安装在平台 上的试件就 能受到类似天然地震的作用。 2、可再现各种形式的地震波,模拟若干次地 震的初震、主震、余震的全过程。
框架梁柱(liánɡ zhù)节点试件梁端加载试验装置
第十页,共40页。
框架梁柱(liánɡ zhù)节点试件柱端加载试验装置
第十一页,共40页。
2、单向伪静力加载试验 单向—一个方向加载 加载控制参数:力或位移 加载特点: 低周—周期长,反复加载一次的时间长。 在一个平面内,对试件在正反两个(liǎnɡ ɡè)方向重复加载卸载 广义位移:位移、转角、应变、曲率等
量测试件的侧向位移曲线 顶点(dǐngdiǎn)位移和平移
试件的转动
4、观测项目(xiàngmù)和测点布置 抗震试验的试件的观测项目(xiàngmù)和测点布置
与静载试验的试件基本相同。观测项目(xiàngmù) 一般有: 荷载(开裂,破坏,支反力)位移、转角、曲率、 应变(砼,钢筋、砌体等)裂缝、滑移等。 测点一试件般的在剪切内变力形最(bià大n x截íng)面或感兴趣的部位。 例

长安大学《结构检验》复习题参考答案

《结构检验》部分复习题参考答案一、单项选择题(红色是老师给的答案)1.对于一些比较重要的结构与工程,在实际结构建成后,要通过__B__,综合性鉴定其质量的可靠程度。

A.验算B.试验C.研究D观察2.用应变计测量试件应变时,为了得到准确的应变测量结果应该使应变计与被测物体变形___D_。

A.不一致B.不相仿C.相仿D.一致3.结构在等幅稳定、多次重复荷载作用下,为测试结构__B__而进行的动力试验为结构疲劳试验。

A.动力特性B.疲劳性能C.动力反应D.阻尼系数4.当使用液压加载系统在试验台座上或现场进行试验时,必须配置各种_A___,来承受液压加载器对结构加载时产生的反作用力。

A.加载装置B.支承系统C.测量系统D.控制系统5.对于混凝土结构试验,在达到使用状态短期试验荷载值以前,每级加载值不宣大于其荷载值的20%,在接近其使用状态短期试验荷载值后,每级加载值不宜大于其荷载值的__A___A. 10%B. 20%C. 30%D. 40%6.混合加载是将变幅、等幅两种加载制度结合起来运用,F列各图符合上述要求的是_C_。

7.回弹值测量完毕后,应选择不少于构件的_B___测区数,在有代表性的位置上测量碳化深度值。

A.20% B.30%C.40% D.50%8.基本构件性能研究的试件大部分是采用__B__。

A.足尺模型B.缩尺模型C.结构模型D.近似模型9.科研性的试件设计应包括试件形状的设计、尺寸和数量的确定以及构造措施的考虑,同时必须满足结构和受力的__A__的要求。

A.边界条件B.平衡条件C.支承条件D.协调条件10.手持应变仪常用于现场测量,适用于测量实际结构的应变,且适用于_A___。

A.持久试验B.冲击试验C.动力试验 D.破坏试验11.现行规范采用的钢筋混凝土结构构件和砖石结构的计算理论,其基础是___B_。

A.理论分析B.试验研究的直接结果C.数值计算 D.工程经验12.为了使所测到的位移表示测点相对于试验台座或地面的位移,通常把传感器支架固定在__D__。

抗震拟动力试验研究综述

抗震拟动力试验研究综述商文龙(合肥工业大学结构工程学号:201111150802)摘要:本文主要概述了抗震拟动力试验,介绍了拟动力试验的国内外研究状况、主要试验方法、试验系统及原理、试验的数值方法及控制方法,还阐述了抗震试验的主要发展方向。

关键词:抗震;拟动力试验;发展方向;试验方法中图分类号:TU317 文献标识码:A0 引言在人类历史上,地震造成的灾害都是极其严重的,近些年来发生在人口稠密地区的几次破坏性大地震,如印度洋海啸(2004年),巴控克甚米尔大地震(2005年)和中国汶川大地震(2008)等均造成了大量的人员伤亡和巨大的财产损失。

为了保障人民生命安全并减少人员伤亡和社会经济损失,其根本性的预防措施在于采取合理的结构抗震设计方法,提高房屋的抗震能力,避免结构的倒塌和严重破坏。

由于地震机理和结构抗震性能的复杂性,仅以理论分析的手段还不能完全把握结构在地震作用下的性能、反应过程与破坏机理,还需要通过结构试验模拟地震作用研究结构抗震性能.1 抗震试验方法目前结构抗震试验方法分为3类:拟静力试验、振动台试验和拟动力试验[1]。

拟静力试验方法是目前结构工程中应用最为广泛的试验方法,它可以最大限度的获得试件的刚度、承载力、变形和耗能等信息,但是它不能模拟结构的地震反应全过程;振动台试验是最真实再现地震动和结构反应的试验方法,但由于台面尺寸和承载能力的限制,只能进行小比例模型的试验,且往往配重不足,不能很好满足相似条件,导致地震作用破坏形态的失真;拟动力试验方法吸收了拟静力试验和振动台试验2种试验方法的优点,同时吸收了结构理论分析和计算的优点,可以模拟大型复杂结构的地震反应,自开发成功以来,在抗震试验方面得到了广泛应用.本文对拟动力试验方法进行了简要介绍,对该方法的原理、试验方法和发展方向进行了概述。

2 拟动力试验的国内外研究现状拟动力试验又称为计算机-作动器联机试验(即0n—Line computer Test),是将计算机的计算控制与结构试验有机地结合在一起的一种试验方法[2]。

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