单自由度结构远程分析及拟动力试验平台

基于网络结构实验室概念,开发了一个单自由度结构体系远程协同分析和拟动力试验平台.该平台由控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器4个模块组成,各模块由计算机网络连接在一起,采用并行通讯模式实现控制中心与试验机和观察器之间的数据传输.利用该平台进行了钢管混凝土柱在3个水准地震作用下的协同拟动力试验,并进行了理论分析对比.平台的开发应用初步实现了异地分布式协同结构拟动力试验理论,进一步扩充可应用于更为复杂的子结构协同拟动力试验,从而将多个单一结构实验室整合为功能强大的网络结构实验室,提高了试验能力,达到了资源共享的目的.     

NetSLabOSR远程协同拟动力试验平台的开发研究

为了推进拟动力试验方法的研究与应用,基于NetSLab提供的通讯功能,开发了通用建筑结构远程协同拟动力试验平台NetSLabOSR.NetSLabOSR运用NetSLab所提供的通讯模式,从结构远程协同试验的角度,解决了异地计算机之间远程通讯问题,实现了操作信息的传送控制、及时反馈.采用自带的数值模拟功能和利用OpenSees进行数值模拟,NetSLabOSR试验平台能够实现传统本地子结构拟动力试验和分布式远程协同子结构拟动力试验.利用NetSLabOSR试验平台,对钢管混凝土柱-钢梁组合平面和空间框架结构进行了子结构拟动力试验研究.子结构拟动力试验验证了NetSLabOSR试验平台的有效性、稳定性,且具备良好的通讯性能与试验精度.     

网络化协同结构拟动力试验方法与技术

基于网络结构实验室的概念,以湖南大学为首的研究团体开发了用于远程协同试验的网络平台,称为NetSLab.针对土木工程结构试验中广泛应用的MTS控制系统,应用外部命令控制方法,完成了NetSLab网络平台和MTS控制系统的通讯接口,建立了远程协同结构试验系统.以多跨桥梁结构为试验对象,湖南大学、哈尔滨工业大学和清华大学合作,进行了国内首个远程协同结构拟动力试验.试验结果表明,NetSLab平台在互联网上通讯顺畅,MTS控制系统与网络平台能够准确地进行数据传输和协同控制;多个单一结构实验室可以通过互联网整合成为功能强大的网络结构实验室,实现试验设备的远程共享,为进行更为复杂的子结构远程协同试验提供了试验平台.同时,也为建立我国远程协同结构试验示范网络体系提供了基础平台.     

多层框架结构远程协同拟动力试验方法研究

针对国际土木结构试验的网络化发展的趋势,研究了多层剪切型结构模型的远程协同拟动力试验方法,建立了任意选取层子结构时整体结构的动力方程,通过分析三层房屋结构不同的子结构选取方式来研究试验子结构边界条件的模拟.为了验证该试验方法,进行了四层框架结构的远程控制拟动力试验.通过两种不同的子结构选取方式进行对比分析,试验结果表明,本文提出的试验方法是可行的,也为异地不同的实验室之间同时进行数个子结构的多层房屋结构的远程协同拟动力试验提供了可能.     

基于ABAQUS的子结构拟动力试验方法研究

子结构拟动力试验将整体结构分为数值子结构与试验子结构,数值子结构通常采用研究人员自行编制的程序。研究了以ABAQUS为核心计算软件的子结构动力试验方法,介绍了利用Python语言编制的有限元软件接口,包括利用socket实现数据通讯、ABAQUS数据库的读取与写入以及利用Python在ABAQUS中建立分析步等。利用提出的方法进行了简单的虚拟试验,并与ABAQUS整体分析结果进行比较。比较结果显示了方法的可行性。通过对不同结构的虚拟实验,验证提出的软件通讯接口具有一定的通用性。     

基于OpenSees的子结构拟动力试验方法研究

研究了以有限元软件OpenSees为核心计算平台的子结构拟动力试验方法,主要探讨了在OpenSees中实现子结构反应量实时查询、子结构边界条件处理,以及利用OpenSees的通信协议实现试验子结构和整体结构时程分析程序之间位移指令和反馈力的数据交换方法.利用本文方法进行了8层防屈曲支撑高层钢框架的虚拟子结构拟动力试验,试验结果与采用OpenSees进行整体时程分析的结果吻合良好,证明了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性.     

沥青混合料三维仿真设计及虚拟剪切试验研究

使用凸包算法和Bubble Pack算法生成clump块体模拟粗集料颗粒,并基于PFC 5.0 3D平台实现虚拟粗集料颗粒的装配、虚拟砂浆及空隙的生成,完成沥青混合料虚拟试样的构建.最终,基于伺服控制原理进行虚拟三轴剪切试验,并对比分析室内试验及虚拟试验数据.结果表明:基于PFC5.0 3D平台在沥青混合料虚拟试样中采用clump块体直接表征粗集料颗粒,精度可控,表面结构更加拟真;构建的沥青混合料三维离散元数值模型能够有效描述沥青混合料的力学行为.     

子结构拟动力试验的模型修正法

分别针对剪切模型和杆系防屈曲支撑模型,采用有限元软件OpenSEES整体时程分析方法,研究了试验子结构数量对子结构拟动力试验结果的影响。结果表明:随着试验子结构数量的增多,试验结果精度逐渐提高,呈现出近似二次抛物线形变化规律。在构件数量较多结构体系中,试验子结构数量较少时,子结构拟动力试验的精度不高,试验的意义不大。针对一个单跨两层带斜撑框架模型,基于OpenSEES进行虚拟子结构拟动力试验,采用最小二乘法,利用试验子结构观测数据,在线识别试验子结构的恢复力模型参数,并实时修正与试验子结构有相同恢复力特性的数值子结构恢复力模型。不同试验工况下试验结果对比表明:即使试验子结构数量受到限制,在子结构拟动力试验过程中,基于最小二乘法模型修正方法可以显著提高子结构拟动力试验的精度。     

基于OpenSEES的复杂子结构拟动力试验方法研究

以OpenSEES为核心计算平台,针对框架结构体系取复杂子结构的拟动力试验方法开展研究。探讨了取局部结构体系为试验子结构时的边界条件模拟方法,解决了数值子结构因形成几何可变体系而无法在OpenSEES中求解的问题。通过一榀十二层五跨防屈曲支撑钢框架结构和一榀八层三跨钢筋混凝土框架结构取一层一跨和一层三跨结构体系为试验子结构的拟动力试验,验证了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性。     

柴油机混合动力客车测试平台的开发

为了对自行开发的柴油机混合动力客车系统进行相关的控制策略研究及性能分析，开发了一个测试平台．分析了该测试平台的软硬件功能．测试平台硬件采用模块化的设计方法，以PIC18F458为主芯片设计了测试平台的硬件采集板，包括电源模块、通讯模块以及信息采集模块等．详细分析了各个模块的结构以及设计方法．介绍了基于Labview的软件程序设计方法，包括底层驱动程序以及上层监测程序．采用多线程、Labview与C＋＋混合编程的设计方法，提高了通讯的实时性．柴油机混合动力客车台架试验表明，此平台运行功能良好，通讯质量实时可靠．     

虚拟仪器测试平台的设计及教学应用

基于labVIEW图形化开发环境和数据采集卡,研制了虚拟仪器测试平台。该平台能完成串口通信、数字量与模拟量等通用功能的测试实验,并通过人机界面直观地反映测试结果。基于该平台的通用功能,学生可进行各种创造性、设计性实验,达到锻炼其系统设计与实践应用能力的目的。     

虚拟仪器下车用交流发电机综合测试系统

详细介绍了虚拟仪器下车用交流发电机实验测试系统的组成与工作原理，并就发电机性能测试与控制方法进行了论述。该实验系统利用计算机作平台，建立友好的虚拟仪器面板，有利于提高发电机性能测试的质量和效率。     

一种挖掘机电控系统性能测试平台的设计

针对传统测试方法中效率低、耗资大等问题,提出一种电控系统性能测试平台的设计方案.设计代替挖掘机各电气部件与传感器的工作状态信号模拟电路,并使用LabVIEW软件开发监控界面.测试平台通过串行口和CAN总线建立与电控系统之间的实时通信.实验结果表明:该测试平台能实现对电控系统电气逻辑功能、主控制器算法有效性等项目的测试.     

基于LabVIEW的塑壳断路器短路分断能力检测系统

基于虚拟软件LabVIEW平台,选用ABB Tmax T2N160型号塑壳断路器作为试验对象,采用短接塑壳断路器的三相触点方法,开发了基于LabVIEW软件的短路电流分断能力的测试系统.三相瞬间采集波形表明测试系统是可行的;尖峰检测结果表明系统能在短路情况下及时进行分断;另外,系统可通过远程上位机进行远程控制并由虚拟软件记录相关数据,能实现批量、自动和精准的检测,有较高的实用价值.     

车辆综合性能网络化虚拟仪器测试系统

针对传统仪器在车辆综合性能测试中存在的不足，将虚拟仪器技术引入车辆性能测试领域，并利用DataSocket、Web Sever通信技术开发了车辆综合性能网络化虚拟仪器测试系统．该测试系统采用PC—DAQ方案及串口通讯等，通过多传感器采集和数据融合，配以虚拟仪器测控软件，实现时汽车底盘测功、排放、噪声、侧滑、前照灯、制动以及悬架特性等性能进行测试的网络化测试仪器系统．实践表明，虚拟仪器及其网络化技术的应用提高了数据采集测控系统的性能，增强了信息、数据共享功能，系统具有实时性、可扩展性和准确可靠等优点．     

Remote collaborative pseudo-dynamic testing system based on acquisition board control

In this paper, NetSLab network platform for remote collaborative pseudo-dynamic testing, which was developed recently by a research group led by the Hunan University, is presented. Aiming at MTS system which is widely used in structural testing, the control method with acquisition board was investigated in this study to realize the communication interface between NetSLab and MTS system, and open up the remote collaborative pseudo-dynamic testing system. Using the developed testing system, a collaborative pseudo-dynamic testing on LAN was carried out successfully. The result manifests that the data transmission and collaborative control can be implemented accurately between NetSLab and MTS system, so that the usability of the testing system is validated.     

Network platform for remote structural testing and shared use of laboratories

This paper presents a network platform developed for remote testing of scaled model or prototype structures and structural elements. The network platform, NetSLab, was developed based on the client/server concept along with a proposed data model and the communication protocols. The platform is capable of transferring the control and feedback data as well as signals among remotely located structural testing laboratories or computers connected by Internet. Several concepts were introduced to develop the platform and to provide relatively easy and friendly interface for applications and further enhancement. Trial and actual tests were successfully carried out at the Hunan University, China and the University of Southern California, USA. Models simulating bridge piers and piles or building substructures were subjected to recorded earthquake ground motions, and the tests were controlled remotely over the Internet using the platform.     

虚拟三极管伏安特性测试仪的设计

在传统的三极管参数测试实验中,通常需要使用多种测量仪器来测量三极管的伏安特性曲线和其他参数。为了降低实验成本,简化实验操作过程,采用虚拟仪器技术设计了一种三极管伏安特性测试仪。可以在PCI-1200数据采集卡和PC机所构建的平台上实现三极管主要参数的测量。通过对2SC9014三极管进行实际测量,证明其能够满足测试实验要求。     

某型导弹检测维修训练的半实物仿真

 针对某型导弹装备检测维修训练实际问题,本文在深入研究检测维修对象和操作过程的基础上,提出了半实物仿真的总体技术方案,设计了基于C8051F040的半实物仿真适配器并给出了适配器硬件结构及软件流程,实现了模拟训练系统对检测维修对象的信号采集和串口通信;建立了基于扩展Petri网的检测维修操作过程模型,采用虚拟现实技术实现了该过程模型并给出了软件结构及具体实现流程,进而构建了虚拟检测维修环境。作为检测维修模拟训练系统的一部分,半实物仿真设计将检测维修对象加入到虚拟检测维修环境,解决了实际训练问题的同时也提高了模拟训练系统的真实感。