基于國(guó)產(chǎn)低屈服點(diǎn)鋼新型開孔式耗能裝置的理論及試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，地震頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著人類生命財(cái)產(chǎn)安全，如何確保建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性成為土木工程領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。低屈服點(diǎn)鋼耗能裝置由于具有良好的塑性性能和穩(wěn)定的滯回特性，其在建筑結(jié)構(gòu)減震領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?；谝延邢嚓P(guān)研究成果，本文以低屈服點(diǎn)鋼為主要材料，提出了一種可以兩階段耗能的新型開孔式耗能裝置，并對(duì)其開展低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究和有限元數(shù)值分析，考察了其在地震作用下的耗能特性，揭示了其耗能機(jī)理。
　　借鑒一般耗能裝置的耗能機(jī)

2、理，本文利用不同材料和不同形式的耗能板件構(gòu)成新型開孔式耗能裝置，從機(jī)理上實(shí)現(xiàn)兩階段耗能目標(biāo)，并據(jù)此確定了新型開孔式耗能裝置的具體構(gòu)造，并對(duì)組成新型開孔式耗能裝置的單肢耗能鋼片開展了力學(xué)性能研究和理論公式推導(dǎo)，獲取了單肢耗能鋼片的屈服位移、屈服荷載和彈性剛度的計(jì)算公式。
　　在理論分析基礎(chǔ)上，本文對(duì)新型開孔式耗能裝置的材料、單板模型和耗能裝置整體模型分別開展了單向拉伸、單調(diào)加載和低周反復(fù)加載試驗(yàn)。首先，對(duì)Q235鋼材和低屈服點(diǎn)鋼材進(jìn)

3、行了單向拉伸試驗(yàn)，獲得了兩種鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率等關(guān)鍵參數(shù)，給出了兩者的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線。其次，對(duì)4個(gè)單板模型開展了單調(diào)加載試驗(yàn)研究，考察了不同參數(shù)狀態(tài)下單片耗能鋼板的屈服位移，并給出了其荷載—位移曲線，試驗(yàn)結(jié)果表明:不同參數(shù)狀態(tài)下的單片耗能鋼板的屈服位移不同，驗(yàn)證了新型開孔式耗能裝置具有兩階段屈服的特點(diǎn)。最后，對(duì)4個(gè)新型開孔式耗能裝置進(jìn)行了低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究，考察了其耗能能力，給出了其滯回曲線、骨架曲線等耗能指標(biāo)，試驗(yàn)

4、結(jié)果表明:新型開孔式耗能裝置滯回曲線飽滿，延性好，具有良好的耗能能力。
　　針對(duì)各個(gè)試驗(yàn)試件，采用有限元軟件ABAQUS建立了準(zhǔn)確的有限元模型，進(jìn)行數(shù)值模擬分析，并將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明:有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，兩者在變形形狀、滯回曲線、骨架曲線等方面均較為接近。因此，采用有限元軟件ABAQUS對(duì)新型開孔式耗能裝置進(jìn)行模擬分析是可靠的。
　　利用有限元軟件ABAQUS對(duì)新型開孔式耗能裝置進(jìn)行參

5、數(shù)化分析，考察了耗能鋼板的厚度、高度和開孔系數(shù)對(duì)其耗能性能的影響，給出了各個(gè)參數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果顯示:耗能鋼板的厚度和開孔系數(shù)是影響其力學(xué)性能和耗能能力的關(guān)鍵參數(shù)，增大厚度和開孔系數(shù)可以提高其耗能能力。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果和參數(shù)化分析結(jié)果，提出了新型開孔式耗能裝置三折線恢復(fù)力模型，并給出了模型中各個(gè)參數(shù)的計(jì)算公式。
　　針對(duì)帶有新型開孔式耗能裝置的平面鋼框架，通過(guò)有限元軟件SAP2000進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，考察了耗能裝置的兩階段耗能效果，并