数值重构研究重力坝动力模型试验可靠性

根据现有相似理论推导出非完全相似定律,并提出满足模型材料本构关系下降段的非完全相似要求的处理技巧。根据已有模型材料的特性,数值重构地震动力破坏模型试验,将非完全相似模型与原型及完全相似模型计算结果进行比较发现,在坝体振型及损伤的分布方面,非完全相似模型与原型结果十分一致,此外,非完全相似模型与原型的频率及最大拉应力都是符合非完全相似定律的。当非完全模型材料泊松比由0.17变为0.2时,由模态分析可知模型结构频率及振型的变化十分微小。结构的Rayleigh阻尼与其各阶频率及振型的阻尼比有关,因此计算时采用原、模型各自的Rayleigh阻尼解决了模型试验中阻尼相似的问题。总之,通过数值重构地震动模型试验可知,在试验设备及条件、模型材料不完全满足相似要求的情况下,根据非完全相似定律设计模型,并采取一定的相似技巧是可以得到稳定可靠的试验结果的。

基于钢节点的几何非完全相似模型误差分析

模型试验在结构工程中应用广泛,但目前的结构试验对由模型的几何特性非完全相似所引起的误差缺乏系统的研究。针对钢结构节点进行不同缩尺比例模型的单调加载试验,并利用有限元软件ABAQUS进行模型试验的数值计算模拟,以求获得该误差的具体分布。分析结果表明几何非完全相似会导致结构模型试验在工程应用中产生显著的误差,此误差是一个具有时间和空间变异性的变量,会随着模型设计方法、几何特性非完全相似程度、受力过程发展、区域位置等的不同而变化。材料的规格模数是产生几何非完全相似的主要因素。对梁柱节点进行模型试验设计时,应按梁柱截面惯性矩计算缩尺比例,以梁、柱中轴线作为梁、柱计算长度的起始点,并通过有限元数值计算进行原型与模型的误差分析,为模型试验数据推算到原型结构上的修正提供依据。

钢框架几何不完全相似模型误差分析

为对平面钢框架几何不完全相似模型所产生的误差做出量化分析,首先提出还原结构应力及侧移的建议公式,再通过有限元软件ABAQUS建立两榀平面钢框架验证上述公式的正确性。得到了一系列测点的应力及侧移误差。通过对比可知,由几何不完全相似所导致的应力及侧移误差相对较大,不容忽视;对于处于弹性阶段的焊接平面钢框架结构,建议公式可以得到足够精确的还原结果,能保证绝大部分点的误差在5%以内,满足工程要求;对于进入弹塑性阶段的结构,由于几何不完全相似因素存在,不能控制原型与模型在同一时间同一位置进入屈服,建议公式不适用于有弹塑性变形结构的结果还原。