对于大型复杂结构的抗震试验,由于小比例模型与原型之间的相似关系很难严格满足,一般要求进行大比例甚至足尺试验。子结构混合试验方法为解决以上困难提供了技术手段:它结合了有限元软件强大的数值计算能力与真实试验加载的可靠性,充分发挥了两者各自的优点。子结构混合试验方法对于更客观真实地揭示大型复杂结构的动力性能、降低试验成本有十分重要的意义。目前,美国加州大学伯克利分校等开发了基于OpenFresco的网络协同混合试验系统,搭建了一个网络协议平台,并将数值模拟程序(OpenSees专用有限元分析软件)及试验控制系统整合在一起,其中,OpenFresco和OpenSees均为开源软件,允许研究者进行进一步的开发和应用。中国于2004年启动国家自然科学基金重点项目“现代结构拟动力地震模拟协同试验方法与系统”之后,又启动了重大研究计划重点项目“大型建筑及桥梁结构动力损伤过程的实时混合试验方法与技术”,旨在进一步深化网络协同混合试验方法的理论和技术,本文研究内容是此重点项目的子课题之一,具体内容为:1.使用两种典型的有限元软件ANSYS与OpenSees对钢筋混凝土短柱进行多种荷载作用下的数值模拟,通过分析得出,OpenSees更加适合作为混合试验中数值子结构的计算软件,进而从应用的层面上,对OpenSees软件的钢筋和混凝土材料、非线性梁柱单元及纤维有限元模型进行了详细阐述。2.基于与现有实验室MTS试验系统有较好的匹配性,选用Matlab软件作为混合试验系统开发工具。开发程序功能包括:应用结构矩阵分析原理自动计算结构整体刚度矩阵;使用α-OS算法作为数值积分算法,使程序拥有良好的数值稳定性;对OpenFresco系统中的试验单元、试验单元边界条件模拟以及试验设备及其与控制系统的信号变换进行了研究;使用OpenFresco接口程序,实现了Matlab程序与数值计算软件OpenSees之间的数据交换,成功地建立了混合试验系统。3.应用所开发的混合试验系统,对一作用越阶力的两自由度悬臂结构进行了数值模拟,并与其解析结果进行对比分析,验证了所开发混合试验系统的合理性与可靠性。通过对一座简化单自由度多跨混凝土桥梁结构和一装有防屈曲支撑的钢框架结构进行混合试验数值模拟,演示了混合试验系统的参数设定,运行方式等步骤。为进一步的真实网络协同混合试验提供了必要的理论基础。