杆件滞回模型的研究与空间桁架结构地震倒塌分析

发布时间：2023-05-14 05:03

　　空间桁架体系目前被大量的运用在桥梁、海洋平台、输电塔及大跨屋架等结构中,该种结构体系在几何非线性和材料非线性方面非常敏感,一根杆件的屈曲或者失效,就会引起结构的动力响应甚至造成连续倒塌。在地震作用下,桁架结构的破坏和倒塌更是不计其数,例如在2008年汶川地震中,20多座输电塔发生倒塌,造成供电系统瘫痪和巨额经济损失。因此,对杆件滞回模型的研究和空间桁架结构的地震倒塌模拟具有重要的工程价值。本文主要内容有以下方面:1.基于有限元软件ABAQUS,建立了单根杆件的精确有限元模型,该模型既可以精确反映杆件的滞回行为,又可以捕捉杆件的局部屈曲和损伤断裂,并通过与试验对比,证明了本文有限元模型的有效性。2.利用MATLAB软件,通过试验数据和数值数据,对描述杆件行为的公式进行了回归分析,提出了描述圆管杆件滞回行为的现象模型。该模型可以考虑杆件受拉屈服和材料强化、受压非线性屈曲、由包辛格效应引起的屈曲临界荷载的降低、由低周疲劳效应引起的屈服荷载的降低及断裂等复杂行为,且与精细的有限元模型的模拟结果吻合较好。3.基于集中塑性铰理论,提出了描述杆件滞回的物理模型。该模型可以考虑杆件的受拉屈服、受压非线...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 非线性杆单元模型的研究现状
    1.3 结构倒塌分析的数值模拟方法
    1.4 本文主要研究内容
2 杆件滞回模型有限元分析
    2.1 ABAQUS软件介绍与操作
    2.2 试验模型及建模过程
    2.3 有限元模拟与试验对比
    2.4 总结
3 杆件现象滞回模型研究及开发
    3.1 单根杆件试验数据取值
    3.2 单杆杆件数值模拟数据统计
    3.3 本节所提现象模型总概
    3.4 杆件受拉至屈服段的确定(ET-TY)
    3.5 杆件受压至屈曲段的确定(EC-NLBUCK)
    3.6 压屈临界应力的变化及受拉屈服时卸载-再反向加载段(TU-EC)刚度的确定
    3.7 杆件受压屈曲时卸载-再反向加载段的确定(URCT)
    3.8 半循环卸载原则
    3.9 低周疲劳损伤的确定
    3.10 本文所提现象模型程序开发及试验验证
    3.11 一种简化的现象模型
    3.12 简化现象模型单元开发及试验验证
    3.13 本章小结
4 杆件物理滞回模型研究及开发
    4.1 物理模型中各阶段物理含义
    4.2 轴向力作用的初始偏心
    4.3 杆件轴向力P-横向位移Δ关系
    4.4 杆件轴向力P-纵向位移δ关系
    4.5 物理模型单元开发及验证
    4.6 物理模型滞回单元动力响应跟踪
    4.7 本章小结
5 空间桁架结构地震倒塌分析
    5.1 断裂准则
    5.2 显式动力分析方法求解结构响应
    5.3 基于物理模型空间结构地震连续倒塌分析
    5.4 基于现象模型空间结构地震连续倒塌分析
    5.5 地震倒塌概率估计
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 作者攻读硕士学位期间发表的学术论文目录



本文编号：3817237