Q690D高强钢箱形截面柱的滞回性能

为深入研究Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回性能,在低周反复加载试验的基础上,对Q690D高强钢焊接箱形截面柱在低周反复荷载作用下的滞回反应进行有限元模拟,从试验和有限元分析所得的滞回曲线和骨架曲线看,Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回曲线饱满,耗能能力良好.通过和试验结果的对比,验证了所建有限元模型的正确性.利用已验证的有限元模型分析了轴压比、构件长细比、壁板宽厚比对高强钢焊接箱形截面柱滞回性能的影响,分析结果表明高强钢柱的二阶效应影响不可忽略.在试验与有限元分析的基础上,提出Q690D高强钢焊接箱形截面柱的弯矩-曲率滞回模型,为Q690高强钢结构的弹塑性地震反应分析提供依据.研究结果表明,该滞回模型能够准确预测Q690D高强钢焊接箱形截面柱的滞回性能.     

焊接工字形钢支撑等幅轴向反复循环荷载下低周疲劳性能试验

在两端铰接ST12材质焊接工字形钢支撑等幅轴向反复循环荷载低周疲劳性能试验基础上,进行了Q235材质焊接工字形钢支撑低周疲劳性能试验.分析了2种材质的共47根支撑在试验载荷下的最大横向变形和最大抗压承载力特性,验证了文献及规范方法的可靠性.在假设加载幅值、试件几何特征以及钢材屈服强度对支撑低周疲劳寿命影响相互独立的基础上,提出了估算支撑低周疲劳寿命的经验公式.分析表明,翼缘宽厚比越小,长细比越大,加载幅值越小,屈服强度越低,支撑低周疲劳寿命越高.由于在地震作用时支撑构件位移时程不可预知,设计支撑时除应严格限制翼缘板件宽厚比外,还应适当采用低屈服点钢材及适当放宽某些现行规程对长细比的限制,以避免支撑过早断裂.最后,根据支撑不同损伤阶段的累积耗能比,指出可偏于安全的采用阶段I的寿命估算公式来预估支撑的低周疲劳寿命.     

碳纤维布加固梁柱式胶合木结构抗侧性能试验

为研究震损梁柱式胶合木结构在节点外包碳纤维布加固后的抗侧力性能,对3榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了低周反复加载试验.试验首先通过低周反复加载模拟框架结构的地震损伤,其后用碳纤维布进行节点加固,并进行与前期相同的低周反复加载试验.结果表明,碳纤维布加固方法可以有效抑制裂缝开展,恢复受损结构的强度、刚度、延性等抗侧力性能,改善耗能能力.     

弹性能损失的地震损伤评价模型

针对混凝土结构构件在地震过程中的弹性能损失现象,提出一种与弹性能损失相关的地震损伤评价模型.该模型考虑了混凝土结构构件在地震中的能量转移和刚度退化的影响,多角度地评价混凝土结构构件的损伤情况.对6根HRBF 500钢筋混凝土柱进行低周反复加载试验,考察其在地震中损伤发展的趋势和程度,并对比经典Park模型和所建立的模型...     

Q345B钢材GTN模型损伤参数标定及应用

目的标定Q345B钢材GTN模型损伤参数及评价损伤参数,并对钢管相贯节点的损伤起始位置进行预测.方法对取自Q345B钢材的光滑圆棒和带缺口的圆棒试样进行单轴拉伸试验,采用逆推法标定GTN细观损伤力学模型参数,并应用有限元分析方法预测相贯节点的损伤起始位置以及开裂破坏过程.结果引入的GTN细观损伤力学模型参数的支管端部荷载-相对凸凹变形曲线与试验结果吻合较好,有限元分析计算得到的损伤起始点荷载和位移与试验结果接近,并且有限元模拟的损伤起始位置与试验中观测到的裂纹开展起始位置相近.结论 Q345B钢材GTN损伤本构模型,能够模拟结构断裂过程,预测结构的断裂荷载、断裂位移、破坏位置.     

Q690 D高强钢的疲劳性能试验研究

钢结构的主要破坏形式之一为疲劳破坏,这类破坏往往伴随着钢材的突然断裂;目前针对Q690 D高强钢材的疲劳性能研究还比较缺乏.为了得到Q690 D高强钢的疲劳特性曲线,本研究开展了Q690 D高强钢的高周疲劳试验,根据试验的结果拟合出Q690D高强钢的应力-寿命(S-N)疲劳曲线,并与规范疲劳公式和其他强度等级钢材已有的...     

考虑损伤的殿堂式古建木构整体有限元分析

针对殿堂式古建中整体分析中考虑损伤的不足,定义了新的损伤变量,对殿堂式古建整体进行了考虑损伤的ANSYS分析.以一个典型的明代殿堂式结构——北京法兴寺为工程背景,建立了结构模型,并进行ANSYS有限元静力分析,得到了结构的最大位移和弯矩等;分析了木材损伤的种类;选择有效截面的减小率为损伤变量,采用随机法和一致缺陷模态法对截面损伤模型进行了有限元静力分析和对比结果分析;最后对这两种模型持续加载,得到了其破坏时的极限荷载.     

Q690D钢材箱形截面框架柱抗震性能

为了评价Q690D钢材箱形截面框架柱的抗震性能，在对3个焊接箱形截面钢柱进行低周往复加载试验的基础上，利用经试验结果验证的有限元建模方法，建立30个覆盖4个抗震等级的不同板件宽厚比的有限元数值模型，分别从滞回反应、骨架曲线、延性系数以及塑性发展等方面进行抗震性能分析. 结果表明，Q690D钢材箱形截面框架柱的延性系数较小，在1.68~2.55之间，当轴压比较大时，极限层间位移角会出现小于0.02的情况，不能满足《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）中对钢结构弹塑性位移角限值1/50的要求，在高强钢应用于抗震设计时建议限制轴压比最大不超过0.5；截面塑性发展系数以及构件延性会随着壁板宽厚比以及轴压比的增大而减小. 《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）仅采用壁板宽厚比来区分抗震等级是不合理的，需考虑轴压比不同对抗震性能的影响.     

Q460C高强度结构钢材循环加载试验研究

为了得到高强度钢材的滞回性能,对Q460C高强度结构钢材的单调和循环加载性能进行了试验研究.试验包括3个单调拉伸、3个单调压缩和10个不同加载制度的循环加载,得到了单调和循环加载的应力-应变曲线;分析了单调和循环加载下的宏观试验现象以及断口的电镜扫描结果.基于Ramberg-Osgood公式,对各种循环荷载下钢材的骨架...     

基于小波变换的地震损伤指标的研究

文章基于小波变换原理,提出了一个基于小波变换的损伤指标计算模型,并用此指标对4个2种不同边缘约束措施的叠合板式剪力墙和2个普通剪力墙模型的破损进行了分析,计算结果与低周反复荷载下的试验结果吻合良好.该指标不仅反映了试件不同加载阶段的损伤程度,还为判断结构何时屈服提供一定的依据.文章分析结果为编制<叠合板式混凝土剪力墙结构技术规程>的地方行业标准提供了可靠的科学依据.     

密柱-钢板深梁结构抗震性能试验研究

提出了一种内藏密柱-钢板深梁混凝土组合剪力墙,密柱-钢板深梁为其核心钢构.为研发高性能密柱-钢板深梁结构,对4个具有不同设计参数的试件进行了低周反复荷载试验.试件的密柱分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土、工字钢3种截面,钢板深梁分为Q235,Q345两种钢材,试件剪跨比为1.5.基于试验,分析了各试件的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回特性、耗能、损伤与破坏过程,提出了密柱-钢板深梁结构承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究结果表明:"强密柱、弱钢板深梁"型结构可实现延性屈服机制;密柱截面用钢量相同时,采用圆钢管混凝土密柱的结构性能最好;与采用Q345钢板深梁的结构相比,采用Q235钢板深梁的结构虽承载力略小但延性更好;密柱-钢板深梁结构具有良好的抗震性能和延性屈服机制.     

普通强度钢耗能器滞回性能的试验研究

基于普通强度钢材的弹塑性滞回耗能特性,设计了3种由Q235B钢材加工而成的小型钢耗能器.为了研究其滞回耗能性能,提出合理的构造形式,分别对3种小型钢耗能器进行了低周往复加载试验,并对其等效刚度、耗能能力、阻尼特性等进行分析.结果表明:弯曲型钢耗能器塑性变形较大,滞回性能稳定,但初始刚度较小,承载能力低;剪切型钢耗能器具...     

考虑低周疲劳损伤效应的钢筋混凝土柱Park-Ang损伤修正模型

针对现有钢筋混凝土构件损伤模型存在指标上下界不收敛、疲劳效应考虑不足等问题,提出了一种考虑低周疲劳效应的Park-Ang损伤修正模型.按照非线性叠加规律,调整模型最大变形和滞回耗能效应的组合形式.考虑低周疲劳效应的影响,通过遗传算法确定滞回耗能损伤的最优函数.以钢筋混凝土柱为研究对象,采用该修正模型进行了损伤评估,并与6种经典的损伤模型的评估结果进行了对比分析.结果表明,修正的Park-Ang模型适用于单调加载、变幅循环加载和等幅循环加载等各种加载路径的损伤评估,并且在构件失效状态的损伤计算误差小于10%,可以更准确地评估钢筋混凝土构件在任意加载路径下的损伤演化规律.     

循环荷载下低屈服点钢材LYP225的力学性能

为了研究低屈服点钢材LYP225的循环本构关系,对18个试件进行单调加载和循环加载,研究其单调曲线、滞回特点、破坏形态等.基于Ramberg-Osgood模型拟合了对称逐级加载下的循环骨架曲线,通过试验滞回数据标定了基于Chaboche模型的等向强化和随动强化参数,并将其输入到Abaqus软件的混合强化模型中,对强化参数的准确性进行验证.结果表明:LYP225钢材的应力-应变关系与加载历史相关;在不同加载制度下LYP225钢材均表现出良好的延性特征;采用Ramberg-Osgood模型能较好地模拟LYP225钢材在循环对称逐级加载下的骨架曲线;将标定的混合强化参数输入到Abaqus软件中,所得结果能准确模拟LYP225钢材的滞回曲线.因此,LYP225钢材在循环荷载下的性能不同于单调荷载,通过试验数据拟合的强化参数可用于整体结构中的地震反应分析.     

工字形截面叠合板式剪力墙损伤分析

随着基于性能抗震设计理论的逐渐发展,利用损伤指标研究结构倒塌破坏越来越受到关注.文章对2个采用不同水平配箍率的工字形截面叠合板式剪力墙试件进行了低周反复加载试验,分析了各构件的破坏形态、延性、刚度、耗能等,计算了各构件分别采用基于刚度的损伤指标和基于位移及耗能的损伤指标,并与试验现象进行了对比.分析结果表明,基于位移及耗能的修正的Park-Ang模型能较好地反映试件在各破坏阶段的损伤程度;而基于刚度的Roufaiel模型计算简便,可用于其他模型的辅助评估.     

建筑钢材微观损伤模型的韧性参数校正

Q235B和Q345B钢材在中国建筑领域应用广泛,但却缺乏该类钢材的微孔扩张模型(VGM)和应力修正临界应变(SMCS)模型等微观损伤模型韧性参数,且关于断裂方面的研究缺乏监测到钢材断裂时刻的应力与应变,而无法正确对韧性参数进行校正.笔者取材自母材、热影响区、焊缝区的3种Q235B和Q345B钢材,加工了36个缺口圆棒试件,通过系列单轴拉伸实验,获得了Q235B和Q345B钢材的VGM和SMCS模型韧性参数,然后利用有限元计算VGM模型和SMCS模型对Q235B和Q345B钢材韧性断裂的预测效果.结果表明:VGM模型和SMCS模型对Q235B钢材破坏荷载的预测程度可以控制在25%,以内,对Q345B钢材的预测可以控制在10%,以内,两种模型对破坏荷载的预测程度精准于对破坏位移的预测程度.     

空腹桁架结构在低周反复荷载作用下的试验研究

本论文通过对一个缩尺的空腹桁架结构模型试件的低周反复加载试验及其分析,研究空腹桁架结构在恒定竖向荷载和低周反复水平荷载共同作用下的破坏机理和抗震性能,包括破坏模式、极限承载力和滞回性能、耗能能力、刚度的变化情况、结构的延性等,并与一个混合桁架结构试件进行了对比。     

锈蚀钢材力学性能试验及等效本构模型研究

为准确描述锈蚀钢材在循环荷载下的本构关系,对经人工加速腐蚀的16组Q355钢锈蚀试件进行单调拉伸及循环加载试验,得到锈蚀钢材的力学性能参数及其退化规律.分析锈蚀对钢材试件滞回性能的影响,基于Giuffre-Menegotto-Pinto（GMP）模型建立了锈蚀钢材的循环本构模型.结果表明：钢材的屈服强度、极限强度及对应的屈服应变、极限应变等力学性能随着锈蚀程度的增加呈线性退化趋势;锈蚀会削弱钢材的耗能能力,使得结构在往复荷载下的安全性难以保证;建立的锈蚀钢材的循环本构模型与试验结果吻合较好,可为腐蚀环境下的钢构件及结构的抗震性能评估提供支撑.     

单调荷载下钢材延性断裂损伤因子模型及参数校准

为提高钢材断裂模型的通用性和实时性,采用延性损伤因子概念,分别建立了基于VGM的VGM-DDF断裂模型和基于Johnson-Cook的JC-DDF断裂模型.结合不同槽口半径光滑圆棒试件的单向拉伸试验和有限元分析,研究了不同试件加载过程中应力三轴度和等效塑性应变的关系,并对国产Q235钢在单调荷载下延性断裂损伤因子模型参数进行了校准.采用校准后的断裂模型计算了各试件断裂损伤因子值,利用Abaqus软件对钢材断裂进行全过程模拟,并对不同的单元网格尺寸模型进行分析.结果表明:损伤因子模型的有效性得到验证,且JC-DDF模型离散性更小;断裂后荷载位移模拟曲线与试验曲线具有较好的吻合度;有限元单元网格尺寸影响断裂预测精度,并建议网格尺寸取0.25 mm.     

两级复合载荷下铝合金疲劳寿命预估

高低周或低高周复合载荷作用下的疲劳破坏广泛存在于飞机发动机等结构中。基于多机制损伤耦合模型,分别建立了高低周、低高周两级加载下金属疲劳寿命预估模型。通过LY12CZ铝合金两级加载疲劳试验对提出的低高周复合疲劳寿命预估模型进行了验证,并将其与Miner线性模型进行了对比。结果表明:提出的低高周复合疲劳寿命预估模型预测结果更为准确。