【摘 要】
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剪切板阻尼器是被动减震中金属阻尼器的一种类型,有良好的耗能能力和减震效果,在减震领域有广泛的应用。剪切板阻尼器通常使用常规的几种低屈服点钢,材料选择性较少且功能性比较单一。本文研究了上海材料研究所自主研发的TRIP-IF复合钢基本力学性能,观察其是否适合用于减震领域,并利用该材料设计了两种新型剪切板阻尼器,期望能够得到一种延性高,耗能性能好,不容易发生面外屈曲,且具有双阶段屈服效果的剪切板阻尼器。
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剪切板阻尼器是被动减震中金属阻尼器的一种类型,有良好的耗能能力和减震效果,在减震领域有广泛的应用。剪切板阻尼器通常使用常规的几种低屈服点钢,材料选择性较少且功能性比较单一。本文研究了上海材料研究所自主研发的TRIP-IF复合钢基本力学性能,观察其是否适合用于减震领域,并利用该材料设计了两种新型剪切板阻尼器,期望能够得到一种延性高,耗能性能好,不容易发生面外屈曲,且具有双阶段屈服效果的剪切板阻尼器。本文通过理论推导、试验研究,有限元数值模拟的方式对设计的新型剪切板阻尼器进行研究。具体研究内容如下:（1）分析了国内外对剪切板阻尼器的研究现状,总结目前传统剪切板阻尼器的不足之处和需要改进的地方,分析了剪切板阻尼器的耗能机理和结构形式。通过新材料、新结构的角度设计了两种拼接型双阶剪切板阻尼器（MYD-PJ-1和MYD-PJ-2）,并进行了受力情况分析,推导了力学性能参数的设计公式。（2）对TRIP-IF复合钢进行了单轴拉伸试验,获得这种新型复合钢的基本材料力学性能参数。进行了循环加载试验,得到这种复合钢的循环硬化参数,并基于Chaboche模型进行循环本构参数标定。两个材料力学试验表明TRIP-IF复合钢屈服点较低,有很强的变形能力和循环硬化能力,同时也为后文在ABAQUS中的有限元模拟分析部分提供了材料本构数据。（3）对设计的两种拼接型双阶剪切板阻尼器进行了低周往复循环加载试验,重点考察两种核心板拼接形式对阻尼器耗能性能的影响,双阶特性的显著性,以及新型TRIP-IF复合钢对于剪切板阻尼器的适用性。由于疫情原因试验数据暂未接收,仅从破坏情况进行分析,并在试验过程中与模拟结果进行对比验证。试验均在低周疲劳试验阶段发生焊缝剥离随后沿着角部撕裂的现象,这个问题可以通过在上下加载框架增设链杆结构解决。（4）基于ABAQUS有限元软件对设计的两种拼接型双阶剪切板阻尼器进行模拟分析。模拟结果表明:混合强化模型得到的结果与试验结果相近。这种新型剪切板阻尼器有良好的耗能效果,滞回曲线均较为饱满,有一定的双阶耗能效果,具有初始屈服点可调,两阶段屈服位移等特点。MYD-PJ-1每块核心板应力分布均匀,耗能效果稳定;MYD-PJ-2中两边强度较高的核心板应力分布在上下端,大变形下容易发生核心板与分隔板分离。并进一步模拟分析了核心板不同厚度取值下的拼接型双阶剪切板阻尼器耗能效果及性能变化,弥补实际工程中材料厚度的限制。结果表明核心板厚度对阻尼器性能有较明显的影响,厚度越大,阻尼器耗能效果越稳定。
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