论文部分内容阅读
屈曲约束支撑作为一种新型的金属屈服耗能构件,在地震作用下,其核心受力单元率先发生材料的屈服进入塑性阶段,利用核心材料良好的塑性变形能力耗散地震能量,以确保主体结构的安全性。核心材料的本构模型是关系整体结构滞回性能的关键因素。由于可能很早进入屈服状态,屈曲约束支撑核心受力部件的应变速率可能比普通支撑更加快速。同时,在地震荷载作用下,屈曲约束支撑核心受力部件会产生不断的循环强化效应。因此,深入了解应变速率和循环强化效应对屈曲约束支撑内核材料本构关系的影响是十分必要的。
本文首先回顾和总结了工程中常用的率相关本构模型,继而针对退火的Q235钢材进行了关于加载速率的单向拉伸试验。试验结果表明,应变速率对该材料的屈服强度影响较大,对抗拉强度和延伸率有一定的影响,不同应变速率下的屈服强度数据拟合与JC模型和Perzyna模型符合得很好。
通过有限元程序,对屈曲约束支撑应变速率的分布规律以及应变速率对其受力性能和耗能能力的影响进行了深入研究。研究结果表明:屈曲约束支撑框架结构中,各层支撑应变速率基本呈正态分布规律,采用等延性速度反应谱曲线可以在延性系数确定的前提下方便快捷地求解支撑变形速率最大值;考虑应变速率影响后,支撑的轴力要相比率无关模型下的计算结果偏大,各支撑总的耗能能力与率无关模型下的计算结果基本一致。
根据Two-surface模型,编制了大应变循环作用下轴向受力构件的应力-应变计算程序。通过将屈曲约束支撑的试验结果与Two-surface程序数值模拟进行对比,验证了Two-surface程序预测循环强化行为的可行性与精确性。鉴于对本构模型和能力曲线的第二刚度系数研究的必要性,利用Two-surface模型对Q235钢材进行了循环强化预测并最终确定由循环强化引起的第二刚度系数的大小。
最后,根据Two-surface程序预测得到的3种考虑循环强化影响的本构模型与理想弹塑性模型之间进行了算例对比分析,采用“基于非线性静力分析的结构响应函数评价方法”提出在屈曲约束支撑-框架结构设计过程中应该注意的问题和考虑的因素。