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结构仿真是土木工程行业的一门前沿研究课题,将结构仿真技术与虚拟现实技术相结合开发虚拟仿真实验更是目前教学领域的热门课题。迄今为止,国内外已开发出了许多物理、化学、电子等方面的虚拟实验室,对辅助教学起到了很好的效果,极大地提高了学生对实验的熟练掌握程度,并弥补实验条件不足等问题。但是,这些虚拟实验大都以演示型为主,交互性和可变性较差,而土木工程结构虚拟仿真实验的研究和开发就更少,且缺乏系统性。因此,本文以钢筋混凝土梁受弯破坏实验为例,研究土木工程结构虚拟实验室的构建方法,并开发基于Web的钢筋混凝土梁受弯破坏过程的智能化虚拟仿真实验系统。 本文首先对钢筋混凝土梁仿真实验的理论基础进行了阐述,然后探讨了适合于Web虚拟仿真实验的仿真分析算法和实现技术方案,采用B/S模式和Flash开发了钢筋混凝土虚拟仿真实验,仿真分析程序用条带法计算各级荷载下的变形和应变。其试验对象大小、加载程序可任意调整,试验结果可选择图形显示或数据显示。学生通过Web可方便地进行钢筋混凝土梁受弯实验,足不出门就可熟悉整个实验过程。 本文最后通过对相同参数的钢筋混凝土梁的Ansys分析、仿真实验和加载实验的对比分析来检验仿真实验系统的可靠性。Ansys分析时采用分离式模型,混凝土采用Solid65单元,钢筋采用Pipe16单元,考虑混凝土和钢筋的材料非线性,假定两种材料之间无相对滑移。分析表明:仿真实验结果和有限元结果吻合较好。另一方面,通过与梁的加载实验结果对比分析发现,实验结果和仿真实验结果基本一致,特别是梁的挠度吻合很好。 该仿真实验系统能够较好的反映钢筋砼梁受弯破坏的全过程,很好地服务于教学,其设计思路为后续的钢筋混凝土柱等仿真实验的开发提供重要参考。