考虑焊接性能的剪切型软钢阻尼器大塑性变形下性能评估

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金属阻尼器被广泛的应用于工程结构的抗震减灾之中,其主要通过金属的塑性变形来消耗地震的能量从而避免建筑物主体结构的破坏。相比于其它金属材料,低屈服点钢(又称软钢)的弹性变形阶段短,在受载后能够快速的发生塑性变形且具有良好的大塑性变形能力。同时,剪切型阻尼结构相比于其它阻尼结构具有更加优异的承载能力。因此,剪切型软钢阻尼器在抗震工程中被广泛地用作耗能构件。现有的研究主要集中于剪切型软钢阻尼器的力学性能,而焊接对于剪切型软钢阻尼器大塑性变形下力学性能的影响尚未得到深入研究。因此,本文针对考虑焊接性能的剪切型软钢阻尼器性能评估进行研究。主要研究如下:对软钢阻尼器典型的力学模型和热力学模型进行研究,对比了不同模型之间的优缺点,为准确模拟剪切型软钢阻尼器的焊接行为及其大塑性变形下力学性能提供理论基础。通过试验和数值模拟相结合的方法对软钢材料和焊接材料之间匹配性能展开研究。接着,分析了软钢和异种金属的连接性能。最后,通过设计不同焊缝角度的试件研究了软钢大塑性变形下焊缝的断裂特性。在软钢材料焊接性能研究的基础上,进一步研究了剪切型阻尼结构的焊接性能。首先,通过钻孔法研究了剪切型阻尼结构不同路径下焊接残余应力的分布。接着,通过显微硬度试验研究了焊接热源对于结构焊接接头各区域性能的影响。最后,通过宏观和微观显微组织试验从微观角度研究了焊接热源对焊接接头各区域组织的影响。通过剪切型软钢阻尼器的焊接仿真进一步研究了其焊接过程中移动热源以及焊接应力的变化。随后,对剪切型软钢阻尼器进行不同加载幅度的往复加载试验,通过试验和仿真相结合的方法分析了其破坏模式。最后,对比未考虑焊接残余应力和考虑焊接残余应力两种情况下剪切型软钢阻尼器力学性能的差异,研究了焊接残余应力对剪切型软钢阻尼器力学性能的影响。本研究通过试验和仿真相结合的方法重点研究了软钢材料焊接性能,分析了焊接材料、异种金属和焊缝角度对于软钢焊接性能的影响。同时,通过试验研究剪切型阻尼结构的焊接性能,分析了焊接热源对于剪切型阻尼结构残余应力分布、区域性能和区域组织的影响。在此基础上,本研究最后对比分析了未考虑焊接性能和考虑焊接性能两种情况下剪切型软钢阻尼器大塑性变形下性能评估的差异。本研究可为精确评估剪切型软钢阻尼器的性能提供参考。
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