低屈服点钢剪切板阻尼器耗能性能与疲劳性能研究

发布时间：2017-08-14 02:24

  本文关键词：低屈服点钢剪切板阻尼器耗能性能与疲劳性能研究

  更多相关文章： 剪切板阻尼器 低屈服点钢 混合强化模型 滞回性能 加劲肋 S-N曲线

【摘要】：被动耗能减振元件能够很好的控制结构的振动,因此广泛应用于结构抗震设计中。钢剪切板阻尼器作为其中的一种类型,利用钢材的塑性变形来耗散能量,这种阻尼器相对于其构造尺寸来说有着很好的耗能能力,并且造价低廉,但是利用传统低碳钢制造的阻尼器有着非常明显的缺点,即在小震作用下,该类型阻尼器很难达到塑性状态,从而耗能效果不明显。为了克服该缺点,本文对采用低屈服点钢的剪切板阻尼器进行了有限元模拟和试验研究,主要研究内容如下:(1)对三种国产的低屈服点钢LYP100、LYP160和LYP225制作的标准试件进行准静态单调拉伸试验,获得三种材料应力应变关系曲线及弹性模量、屈服强度等材料参数,表明低屈服点钢具有很好的塑性变形能力。根据材料参数,选择不同的强化模型进行有限元模拟,结果表明:当核心板采用混合强化模型时,模拟效果较好,为后续模拟提供依据。(2)利用Abaqus对不同构造形式的剪切板阻尼器的滞回性能进行分析,通过滞回曲线、骨架曲线和等效粘滞阻尼系数曲线的综合分析,获得无加劲肋和焊接加劲肋剪切板阻尼器的临界高厚比,以及核心板材料强度对阻尼器性能的影响。结果表明:核心板材料强度对无加劲肋剪切板阻尼器耗能性能基本无影响,对焊接加劲肋剪切板阻尼器有少许影响。(3)提出并设计出四种新的阻尼器——摩擦型加劲肋剪切板阻尼器,利用Abaqus对其滞回性能进行有限元模拟分析,并与无加劲肋剪切板阻尼器进行对比,结果表明:四种摩擦型加劲肋均能对剪切板阻尼器的耗能性能有着不同程度的提升,其中双面“井字形”摩擦型加劲肋布置形式的提升效果最好。(4)设计并制造三个无加劲肋剪切板阻尼器,进行不同幅值下的等幅循环加载试验,考察该种阻尼器的疲劳性能。对阻尼器的滞回曲线、等效粘滞阻尼系数、初始弹性刚度、最大水平力、承载力退化系数、刚度退化以及耗能曲线进行分析总结,结果表明:不论加载幅值的大小,该种形式阻尼器均表现出良好的疲劳性能,即使其达到了疲劳破坏状态,仍然具有足够的承载力和刚度储备,并且幅值大小对于阻尼器性能的发挥影响很小。根据Masson-Coffin公式,初步构造出该种阻尼器的S-N曲线,为后续的疲劳性能研究提供依据。
【关键词】：剪切板阻尼器 低屈服点钢 混合强化模型 滞回性能 加劲肋 S-N曲线
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景10-12
• 1.2 耗能元件的分类12-13
• 1.3 低屈服点钢材料性能13-15
• 1.4 低屈服点钢剪切板阻尼器研究与应用进展15-19
• 1.4.1 低屈服点钢剪切板阻尼器研究进展15-19
• 1.4.2 低屈服点钢剪切板阻尼器应用进展19
• 1.5 本文研究内容19-21
• 第2章 基于不同强化模型的剪切板阻尼器有限元模拟21-46
• 2.1 引言21
• 2.2 低屈服点钢材料性能试验21-23
• 2.3 有限元模型的建立23-36
• 2.3.1 Abaqus简介23-24
• 2.3.2 几何模型24-25
• 2.3.3 单元类型25-26
• 2.3.4 材料本构模型26-30
• 2.3.5 核心板强化模型30-33
• 2.3.6 翼缘板强化模型33
• 2.3.7 网格划分33-34
• 2.3.8 边界条件及加载方式34-35
• 2.3.9 求解设置35-36
• 2.4 试验结果36-37
• 2.5 有限元模拟结果37-41
• 2.5.1 屈曲分析结果37-38
• 2.5.2 滞回分析结果38-41
• 2.6 试验结果与模拟结果对比41-45
• 2.6.1 与双线性随动强化模型结果对比41-42
• 2.6.2 与非线性随动强化模型结果对比42-43
• 2.6.3 与混合强化模型结果对比43-44
• 2.6.4 对比结果分析44-45
• 2.7 本章小结45-46
• 第3章 不同构造形式的剪切板阻尼器耗能性能分析46-84
• 3.1 引言46
• 3.2 无加劲肋阻尼器耗能性能分析46-60
• 3.2.1 临界高厚比(NLSD100)46-50
• 3.2.2 临界高厚比(NLSD160)50-53
• 3.2.3 临界高厚比(NLSD225)53-56
• 3.2.4 核心板材料的影响56-60
• 3.3 焊接加劲肋阻尼器耗能性能分析60-64
• 3.3.1 有限元模型60-61
• 3.3.2 滞回曲线61-62
• 3.3.3 骨架曲线62-63
• 3.3.4 等效粘滞阻尼系数曲线63-64
• 3.3.5 分析结论64
• 3.4 摩擦加劲肋阻尼器耗能性能分析64-78
• 3.4.1 FLSD-A型阻尼器65-68
• 3.4.2 FLSD-B型阻尼器68-71
• 3.4.3 FLSD-C型阻尼器71-75
• 3.4.4 FLSD-D型阻尼器75-78
• 3.5 摩擦加劲肋阻尼器耗能性能对比78-82
• 3.5.1 有限元模型79
• 3.5.2 滞回曲线79-80
• 3.5.3 骨架曲线80-81
• 3.5.4 等效粘滞阻尼系数曲线81-82
• 3.5.5 分析结论82
• 3.6 本章小结82-84
• 第4章 无加劲肋剪切板阻尼器疲劳性能研究84-103
• 4.1 引言84
• 4.2 剪切板阻尼器疲劳性能试验设计84-88
• 4.2.1 试件设计84-85
• 4.2.2 试验加载装置85-87
• 4.2.3 试验测量方法87-88
• 4.2.4 试验加载制度88
• 4.3 试验现象88-92
• 4.3.1 NLSD-F-20 试验现象89-90
• 4.3.2 NLSD-F-45 试验现象90-91
• 4.3.3 NLSD-F-60 试验现象91-92
• 4.4 试验结果分析92-101
• 4.4.1 试验现象分析92
• 4.4.2 滞回曲线92-93
• 4.4.3 等效粘滞阻尼系数93-95
• 4.4.4 初始弹性刚度95
• 4.4.5 最大水平力95-96
• 4.4.6 承载力退化系数96-98
• 4.4.7 刚度退化98-99
• 4.4.8 耗能曲线99-100
• 4.4.9 S-N曲线100-101
• 4.5 本章小结101-103
• 结论及展望103-105
• 参考文献105-111
• 致谢111

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 蔡克铨,陈界宏,王宏远;低屈服钢造耐震间柱构架之抗震行为[J];地震工程与工程振动;2001年S1期

2 郭增建;;1556年1月23日关中大地震[J];地球物理学报;1957年01期

3 黄润秋;;汶川地震地质灾害后效应分析[J];工程地质学报;2011年02期

4 倪志军;刘孝荣;温东辉;宋凤明;;建筑抗震用低屈服点钢厚板的生产与应用[J];工程抗震与加固改造;2009年06期

5 宋中霜;李冀龙;韩露;李惠;欧进萍;;低屈服点钢剪切板阻尼器滞回性能试验研究[J];防灾减灾工程学报;2014年03期

6 陈之毅;葛汉彬;宇佐美勉;袁勇;;反复荷载作用下剪切板阻尼器的抗剪极限强度[J];沈阳工业大学学报;2011年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 李玉顺;刘瑞;刘晚成;;极低屈服点软钢阻尼器的恢复力模型及减震效果试验研究[A];防震减灾工程研究与进展——全国首届防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 孙涛;低屈服点钢的动态本构关系及其抗爆吸能性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

，

本文编号：670277