2017 年 12 月 17 日
最新科研成果
我所科研成果“大型复杂结构在线混合试验关键技术与应用”荣获2016年度国家科学技术进步奖二等奖

发布时间:2017/01/09

中国地震局工程力学研究所王涛研究员团队完成的大型复杂结构在线混合试验关键技术与应用项目取得国家科学技术进步奖二等奖。

大型复杂工程在地震作用下的破坏机理十分复杂,传统的数值计算和物理试验方法均难以准确模拟其大震损伤破坏全过程。子结构混合试验方法将工程结构中力学行为复杂的部分采用物理试验模拟,易于把握的部分采用数值计算模拟,使两者协同完成整体结构的动力反应模拟,是最行之有效的模拟手段。然而该方法存在三大技术瓶颈:(1)缺乏数值域和物理域的同步协调理论;(2)难以实现复杂边界的协调;(3)缺少可扩展的试验平台和可信的试验验证。

针对这些问题,王涛研究员团队历经12年的研究与实践,创新发展了协同数值域与物理域同步模拟的在线混合试验理论,提出了数物混合试验拓扑模型;建立了使隐式数值域与显式物理域同步更新的并行处理方法;提出了子结构复杂边界协调方法,形成了数值域-物理域耦合的在线混合试验理论体系。研发了协调子结构复杂边界条件的关键技术。提出了兼顾精度、稳定和效率的直接积分算法;发明了利用重叠域分割法原理协调子结构的技术,提出了柔性加载制度,以兼顾大型复杂工程多样的力学特征;首次提出了位移/力混合控制的子结构混合试验方法,为结构抗震性能评估提供了关键技术手段。创建了高并行、可扩展的子结构混合试验平台。提出了主从式混合试验系统、分离模型试验系统和对等子结构混合试验系统;进行了中美日跨国的结构倒塌试验模拟,推动了子结构混合试验在建筑结构抗震领域的应用,为多个新型结构体系的定型和相关设计规范、规程的编制和修订提供了依据。

基于本项目成果已授权国家发明专利4项,发表SCI检索论文46篇,其中17篇发表在地震工程领域国际顶级期刊《Earthquake Engineering & Structural Dynamics》,出版了国际上首部系统阐述在线混合试验理论和关键技术的专著《Development of Online Hybrid Testing》。

项目成果在美、日等国际重大科研项目中得到应用,为我国“建筑安全与环境国家重点实验室”等国家级平台提供核心技术,成功地应用于北京中国尊超高层建筑(北京最高建筑、528)、云南龙江特大桥梁(亚洲最大山区悬索桥、主跨1196)、邹城国际会展中心大跨结构等大型复杂工程建设项目;项目成果已纳入《建筑抗震试验规程》,为《建筑抗震鉴定与加固规程》等4部规范的编制和修订提供了依据,取得了显著的社会效益。该成果获得2015年度中国地震局防震减灾科技成果一等奖。以周福霖院士为组长共包括5名院士在内的鉴定专家委员会一致认为该项目研究成果为抗震试验提供了新方法和新途径,显著提升了我国在抗震试验领域的国际影响力,总体上达到了国际领先水平。

本项目完成单位为中国地震局工程力学研究所、清华大学、防灾科技学院、中国地震灾害防御中心,主要完成人有王涛、潘鹏、聂鑫、张令心、陶慕轩、戴君武、曲哲、纪晓东、周惠蒙、邓开来等。