折紙型防屈曲支撐的滯回性能研究.pdf

1、屈曲約束支撐作為一種金屬耗能裝置，雖然具有穩(wěn)定的滯回耗能特性，但也存在一些缺點(diǎn)，如使用無(wú)粘結(jié)材料導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)分析困難，加工組裝質(zhì)量和精度不易控制;無(wú)粘結(jié)材料在高溫下會(huì)喪失原有功能;灌注砂漿導(dǎo)致自重大，且易發(fā)生壓碎破壞導(dǎo)致支撐發(fā)生局部屈曲等。本文受“剛性折紙”的啟發(fā)，提出一種新型折紙型防屈曲支撐，并對(duì)其進(jìn)行了有限元模擬和試驗(yàn)研究。具體內(nèi)容如下:
　　(1)本文總結(jié)了幾種典型的折痕形式，將剛性的Miura折紙構(gòu)型引入支撐（全長(zhǎng)引入）。采

2、用ABAQUS軟件對(duì)折紙型防屈曲支撐的低周反復(fù)加載過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬。對(duì)比了折紙型防屈曲支撐和普通支撐變形模式的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)折紙型防屈曲支撐在受壓過(guò)程中同時(shí)發(fā)生了整體彎曲和典型單元的折疊，且在受拉和受壓時(shí)折痕處都能屈服耗能。此外對(duì)全尺的折紙型防屈曲支撐進(jìn)行了參數(shù)分析。共設(shè)計(jì)了22個(gè)構(gòu)件，分為5個(gè)組，分別探討長(zhǎng)細(xì)比、折疊角度、基本平行四邊形的夾角、寬高比、寬厚比對(duì)支撐滯回性能的影響。模擬結(jié)果表明Miura折紙構(gòu)型的引入對(duì)于支撐的屈曲有抑制

3、作用，但這種抑制作用對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比是有限制的，當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大時(shí)，折紙型防屈曲支撐也會(huì)發(fā)生屈曲。此外模擬發(fā)現(xiàn)當(dāng)折疊角度小于130°時(shí)，基本平行四邊形夾角為60°時(shí)，寬高比小于2.73時(shí)，寬厚比大于12.5時(shí)，支撐的滯回曲線比較飽滿。
　　(2)對(duì)縮尺的折紙型防屈曲支撐進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)了三個(gè)低碳鋼試件來(lái)驗(yàn)證折疊角度對(duì)支撐性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明三個(gè)試件均是中部焊縫斷裂導(dǎo)致破壞。通過(guò)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)三個(gè)試件的屈服位移、屈服荷載、彈性剛度、塑性

4、剛度、拉壓不平衡系數(shù)、等效粘滯阻尼比隨折疊角度的變化規(guī)律和有限元結(jié)果吻合良好，在一定程度上說(shuō)明了有限元模擬的正確性。
　　(3)為了對(duì)比鋼材類(lèi)型不同對(duì)支撐滯回性能的影響，設(shè)計(jì)了兩個(gè)低屈服點(diǎn)鋼試件進(jìn)行試驗(yàn)，并與低碳鋼試件進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)屈服位移有所降低，具有更好的塑性變形能力和能量耗散能力，但其承載力與相應(yīng)低碳鋼試件相比有一定程度的降低。
　　(4)為了降低支撐造價(jià)，在普通方管局部設(shè)置折紙型單元，并對(duì)其進(jìn)行有限元模擬。結(jié)果表明與