鋼框架混合試驗系統(tǒng)研究.pdf

1、結構系統(tǒng)的地震評估方法一般有兩種:試驗方法和數(shù)值模型方法。試驗方法最能真實地反應結構在地震作用下的響應，然而試驗往往受到試驗設備能力和基金問題的限制;數(shù)值模型常限制于解決特定類型問題，且大部分情況下并不能捕捉到復雜的力學行為或失效模式。隨之發(fā)展的混合試驗技術在一定程度上解決了上面的問題，混合試驗將整體結構分為數(shù)值子結構和試驗子結構，這種試驗技術吸引人的地方在于對不同部分采用不同模型來完整表示整個結構系統(tǒng)。因此，混合試驗提供了一種有效并且

2、經(jīng)濟的方法來進行地震作用評估。
　　試驗方法的改進往往對試驗設備性能提出更高的要求。交流伺服系統(tǒng)相對于液壓伺服系統(tǒng)，具有生產周期短、生產效率高、精度高、體積小和性能高等優(yōu)點。交流伺服電機能以較低的成本獲得極高的位置控制。本文的主要任務即以伺服電機為基礎，搭建一套完整的電動式疲勞機系統(tǒng)，并在此基礎上初步完成混合試驗研究。
　　本文的研究工作包括:
　　(1)搭建了一套電動式疲勞機系統(tǒng)，從電動式疲勞機系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件兩大

3、方面對其進行分析、研究和設計。一套完整的電動式疲勞機試驗系統(tǒng)包括控制器、作動器和傳感器等部分。本文研究設計的電動式疲勞試驗機控制器選用的是STM32F103芯片，作動器為伺服電機，并通過轉換裝置將伺服電機轉動變?yōu)槠絼樱瑐鞲衅髦饕橇鞲衅?。本文中研制的電動式疲勞機具有體積小，精度高，方便操作等突出優(yōu)點。
　　(2)采用MATLAB軟件編寫了一套上位機軟件程序。上位機軟件程序包括混合試驗中數(shù)值計算和計算機與電動式疲勞機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信

4、，數(shù)值計算包括數(shù)值子結構模型建立和數(shù)值積分算法，計算機與試驗硬件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信主要是實現(xiàn)發(fā)送位移指令和接收傳感器采集的力數(shù)據(jù)。上位機軟件采用MATLAB編寫主要是由于MATLAB軟件相對其他軟件具有以下幾方面優(yōu)點:MATLAB易于與實驗室現(xiàn)有硬件設備連接，MATLAB的instrument工具箱保證了其與硬件設備的連接，且連接方式簡單穩(wěn)定;高效的數(shù)值計算及符號計算功能，開發(fā)者能輕松應對各種復雜的數(shù)學運算分析，節(jié)省大量時間;完備的圖形處理

5、功能，開發(fā)者能實現(xiàn)計算結果和編程的可視化，對編程過程和結果處理更加直觀。
　　(3)采用串口通信方式實現(xiàn)了上位機軟件MATLAB與下位機單片機之間的數(shù)據(jù)通信，為了使發(fā)送的位移指令和接收的力傳感器數(shù)據(jù)各自獨立，互不干擾，采用兩個不同串口分別發(fā)送位移指令和接收傳感器采集的數(shù)據(jù)。
　　(4)在已搭建成的電動式疲勞機基礎上完成了帶彈簧支撐的兩層鋼框架在三種不同荷載工況下的混合試驗，驗證了整套系統(tǒng)的可行性和適用性。
　　本文的創(chuàng)