拟动力试验方法最早于1969年由日本学者M.哈坤[注]等人提出。20世纪80年代中期以来,拟动力试验方法又有了新发展,主要表现在:①子结构技术出现。子结构方法把结构划分为试验子结构和计算子结构,将易破坏具有复杂非线性特性的部分作为试验子结构进行试验,其余线性部分作为计算子结构由计算机进行仿真模拟。②数值计算方法的发展。传统的拟动力试验方法(如中央差分方法)多是基于显式数值积分方法开发的,由于显式数值积分方法是条件稳定的,对于复杂多自由度结构试验的应用受到限制。基于隐式方法的无条件稳定数值积分方法消除了显式数值积分方法的不利因素。③快速拟动力试验方法的提出。传统拟动力试验采用的是准静态的加载过程,无法考虑加载速率对结构响应的影响。随着试验设备的升级换代,快速拟动力试验技术得到发展。
拟动力试验方法尤其适用于加载自由度少、质量集中的结构模型试验。地震作用下结构的动力方程:
公式中等号右端为地震作用项,在地震作用过程中,一般假定质量、阻尼
不发生变化、结构刚度
随着地震进程不断减弱,直至结构失效。采用动力时程法求解时需要知道上一个时间步的
值。在进行拟动力试验时,计算得到动力方程本时间步的结构位移
响应后,计算机给电液伺服作动器发出施加计算位移指令,并测量该步的恢复力
,即可以得到
值。通过
值,计算机又可以计算下一步需要施加的位移响应值
。不断重复以上过程,就可以得到结构的非线性动力响应,直至试件完全破坏。