1、国家住建部重点实验室结构与抗震实验室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1理解结构拟动力抗震实验方法及过程。2计算、实验得到结构在强迫振动情况下的动力反应。3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。下面以中心差分法为例研究结构的动力特性。图 1 单自由度结构计算简图。在进行子结构拟动力实验时，无法反映出速度相关型试件的性能，因此假定 CE=0。假设数值子结构的阻尼力、回复力为线性，子结构拟动力试验离散时间运动方为： N1N1N1E1 1()i i i i i MaCvKdRdF* MERGEFORMAT (1)其中角标
2、 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 1 单自由度结构计算简图中心差分法假定：(2)tiii21dv(3)211tiiii a其中t 为积分时间间隔。将式(2)和(3)带入(1) 式得：(4)1NNN1 1E22 2i i i iitttt MCCMdFddR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=1.2007105 kg、K N=2.371
3、06 N/m、 t=0.02s、结构阻尼比为 5( 阻尼为7.5439104 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。MNKNKECNCE国家住建部重点实验室结构与抗震实验室图 2 弹簧试件照片三. 实验步骤1. 确定结构参数、推导实验公式、对结构进行数值模拟。2. 编制、调试实验程序。3. 把弹簧试件安装在实验机上，测试试件刚度。4. 开启加载设备油源，启动实验程序。5. 对试件进行加载，采集数据，完成实验。6. 实验数据分析与处理。四. 数据整理
4、1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) =YKXB2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。-8-6-4-2024680.0.51.01.52.02.53.03.54.0 力 (4N)位 移 (1-3m)实 验 曲 线拟 合 结 果图 3 弹簧试件的力-位移关系曲线0 5 10 15 20-0.6-0.4-0.20.0.20.40.6 位移 (m)时 间 (s)等 效 力 控 制 方 法 中 心 差 分 法图 4 地震作用下结构位移反应国家住建部重点实验室结构与抗震实验室单自由度结构的子结构拟动力实验实验报告一. 实验目的二. 实验方法简述三. 记录和计算1根据记录确定弹簧刚度2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。3中心差分法数值模拟程序(Matlab 程序)4对方法的评价
