在结构工程与地震工程领域,结构试验占有相当重要的角色。由于地震机制和结构抗震性能的复杂性,结构试验成为研究人员了解结构抗震性能最直接且有效的方法。随着现代工程结构日趋复杂化和大型化,现有的结构实验室,甚至是大型结构实验室,由于资源有限,都逐渐面临着无法满足大规模复杂试验要求的挑战。互联网的快速发展为此提供了新的机遇。基于互联网的通讯技术可以为异地实验室之间提供数据传输和共享的功能及远程控制和反馈的通讯手段。本文旨在利用高速发展的互联网技术,通过网络实时传输控制和反馈数据,将异地的实验室连接起来,形成网络化结构实验室,开展远程协同试验研究工作,达到试验资源和科技资源共享,以及提高综合试验能力的目的。结合国家自然科学重点资助课题“现代结构拟动力地震模拟协同试验方法与系统”(50338020)及“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”( 90715036),对基于网络的结构远程协同试验理论和方法进行了研究,主要成果如下:1、完善了网络化结构实验室的概念,进一步构建了网络化结构实验室NetSLab系统的框架。NetSLab系统包含一个相对独立的网络通讯平台和基于该网络通讯平台开发的各种远程应用程序两部分。应用程序提供了与各种不同试验设施控制系统的连接。2、从远程试验的角度出发,进一步开发了基于网络的NetSLab通讯平台,它能够在远程结构试验室之间通过互联网传送控制和反馈数据。NetSLab通讯平台提供了功能强大的底端通讯能力,采用统一的动态数据包和通用的数据通讯代理,使得平台数据通讯简洁可靠,管理维护方便,并可由用户进一步开发。3、针对国内网络层次复杂、防火墙众多等情况,提出了利用通讯平台进行远程协同试验的两种通信框架,使NetSLab得以推广应用;建立了试验网上发布系统,使得试验进程和结果可以通过Web浏览的方式为更多的研究人员提供服务;介绍了基于NetSLab通讯平台的编程方法,供远程试验程序开发者参考。4、结合大型复杂结构远程协同试验的需要,构建了一个基于客户机/服务器概念的框架体系,用于开发标准化的开放式远程协同试验应用程序。应用程序包括控制中心、真实试验机、虚拟试验机和远程观察器四个模块。控制中心相当于服务器,负责整个试验进程的控制及参与者之间的数据通讯,并存储或公布试验结果;真实试验机是指利用试验设备获取试验子结构的恢复力及其它试验结果;虚拟试验机不连接试验设备进行真实试验,而是利用计算机模拟子结构的非线性特性;远程观察器是提供对远程试验感兴趣的人实时获得试验结果的功能,它不能干预试验进程,也不影响试验结果。5、针对不同的结构模型,采用Visual Basic语言开发了多个远程协同拟动力试验程序,包括单层结构远程协同试验程序SDOF-module、多层剪切型结构远程协同试验程序MDOF-module及考虑扭转情况的远程协同试验程序Torsion-module。分别用于单层和多层剪切型结构地震反应分析及单层框架单向偏心的地震扭转反应分析。通过在湖南大学、哈尔滨工业大学、清华大学、南加州大学之间开展的多个结构远程协同试验,验证了本文开发的远程应用程序的有效性,同时检验了NetSLab系统的网络协作能力。6、实现了网络化结构实验室NetSLab系统与目前常用拟动力试验设备MTS系统的接口,包括利用MTS动态链接库开发了标准的ActiveX控件,利用MTS提供的硬件资源外接采集卡实现接口等。7、针对网络化结构实验室NetSLab系统分析功能不足的问题,利用子结构分析技术,建立了NetSLab系统与加州大学伯克利分校的有限元程序OpenSees的接口,进一步开发了混合模拟系统。通过虚拟试验验证了该混合模拟系统的可靠性。总之,本文的研究目标是利用现有结构试验设施的局域和广域的联网,提出相应的试验理论和方法,建立一个通用开放及共享的网络化结构试验系统,在更广的范围内实现协同结构试验。