網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室NetSLab的研究.pdf

1、在結(jié)構(gòu)工程與地震工程領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)占有相當(dāng)重要的角色。由于地震機(jī)制和結(jié)構(gòu)抗震性能的復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)成為研究人員了解結(jié)構(gòu)抗震性能最直接且有效的方法。隨著現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化和大型化，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，甚至是大型結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，由于資源有限，都逐漸面臨著無(wú)法滿足大規(guī)模復(fù)雜試驗(yàn)要求的挑戰(zhàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)的快速發(fā)展為此提供了新的機(jī)遇?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的通訊技術(shù)可以為異地實(shí)驗(yàn)室之間提供數(shù)據(jù)傳輸和共享的功能及遠(yuǎn)程控制和反饋的通訊手段。
　　 本文旨在利用高

2、速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸控制和反饋數(shù)據(jù)，將異地的實(shí)驗(yàn)室連接起來(lái)，形成網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，開展遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)研究工作，達(dá)到試驗(yàn)資源和科技資源共享，以及提高綜合試驗(yàn)?zāi)芰Φ哪康?。結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)資助課題“現(xiàn)代結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力地震模擬協(xié)同試驗(yàn)方法與系統(tǒng)”（50338020）
　　 及“大型建筑及橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力損傷過(guò)程的實(shí)時(shí)混合試驗(yàn)方法與技術(shù)”(90715036），對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)理論和方法進(jìn)行了研究，主要成果如下：

3、>　　 1、完善了網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的概念，進(jìn)一步構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室NetSLab系統(tǒng)的框架。NetSLab系統(tǒng)包含一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)和基于該網(wǎng)絡(luò)通訊平臺(tái)開發(fā)的各種遠(yuǎn)程應(yīng)用程序兩部分。應(yīng)用程序提供了與各種不同試驗(yàn)設(shè)施控制系統(tǒng)的連接。
　　 2、從遠(yuǎn)程試驗(yàn)的角度出發(fā)，進(jìn)一步開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的NetSLab 通訊平臺(tái)，它能夠在遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室之間通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送控制和反饋數(shù)據(jù)。NetSLab 通訊平臺(tái)提供了功能強(qiáng)大的底端通訊能

4、力，采用統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包和通用的數(shù)據(jù)通訊代理，使得平臺(tái)數(shù)據(jù)通訊簡(jiǎn)潔可靠，管理維護(hù)方便，并可由用戶進(jìn)一步開發(fā)。
　　 3、針對(duì)國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)層次復(fù)雜、防火墻眾多等情況，提出了利用通訊平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)的兩種通信框架，使NetSLab 得以推廣應(yīng)用；建立了試驗(yàn)網(wǎng)上發(fā)布系統(tǒng)，使得試驗(yàn)進(jìn)程和結(jié)果可以通過(guò)Web 瀏覽的方式為更多的研究人員提供服務(wù)；
　　 介紹了基于NetSLab 通訊平臺(tái)的編程方法，供遠(yuǎn)程試驗(yàn)程序開發(fā)者參考。

5、　　 4、結(jié)合大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)的需要，構(gòu)建了一個(gè)基于客戶機(jī)/服務(wù)器概念的框架體系，用于開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的開放式遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)應(yīng)用程序。應(yīng)用程序包括控制中心、真實(shí)試驗(yàn)機(jī)、虛擬試驗(yàn)機(jī)和遠(yuǎn)程觀察器四個(gè)模塊?？刂浦行南喈?dāng)于服務(wù)器，負(fù)責(zé)整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)程的控制及參與者之間的數(shù)據(jù)通訊，并存儲(chǔ)或公布試驗(yàn)結(jié)果；真實(shí)試驗(yàn)機(jī)是指利用試驗(yàn)設(shè)備獲取試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力及其它試驗(yàn)結(jié)果；
　　 虛擬試驗(yàn)機(jī)不連接試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行真實(shí)試驗(yàn)，而是利用計(jì)算機(jī)模擬子結(jié)構(gòu)的非線

6、性特性；遠(yuǎn)程觀察器是提供對(duì)遠(yuǎn)程試驗(yàn)感興趣的人實(shí)時(shí)獲得試驗(yàn)結(jié)果的功能，它不能干預(yù)試驗(yàn)進(jìn)程，也不影響試驗(yàn)結(jié)果。
　　 5、針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)模型，采用Visual Basic 語(yǔ)言開發(fā)了多個(gè)遠(yuǎn)程協(xié)同擬動(dòng)力試驗(yàn)程序，包括單層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)程序SDOF－module、多層剪切型結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)程序MDOF－module及考慮扭轉(zhuǎn)情況的遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)程序Torsionmodule。分別用于單層和多層剪切型結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析及單層框架單向偏心的地

7、震扭轉(zhuǎn)反應(yīng)分析。通過(guò)在湖南大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、南加州大學(xué)之間開展的多個(gè)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程協(xié)同試驗(yàn)，驗(yàn)證了本文開發(fā)的遠(yuǎn)程應(yīng)用程序的有效性，同時(shí)檢驗(yàn)了NetSLab系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作能力。
　　 6、實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室NetSLab系統(tǒng)與目前常用擬動(dòng)力試驗(yàn)設(shè)備MTS系統(tǒng)的接口，包括利用MTS 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)開發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)的ActiveX控件，利用MTS提供的硬件資源外接采集卡實(shí)現(xiàn)接口等。
　　 7、針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室NetSLa