轻木钉节点恢复力模型研究及参数识别

发布时间：2019-10-18 04:28

【摘要】：以低周反复作用下轻型木结构钉连接节点的试验为依据,提出了一种7个参数的钉节点恢复力模型,考虑正负方向不同的捏缩点和滑移效应,采用贝叶斯方法识别模型参数.结果表明,贝叶斯参数识别的精度依赖于所采用的数据,识别得到的恢复力模型最有可能值和协方差矩阵可用于相同条件下钉节点的计算.利用识别的结果对其反应进行模拟,所得计算结果与试验值符合良好.文中提出的恢复力模型为钉节点分析提供了可参考的力学模型,将贝叶斯理论扩展应用到恢复力模型参数识别中,为轻型木结构非线性滞回分析的研究提供了一种新的方法.
【图文】：

骨架曲线,表达式,正向,节点

数的识别，并讨论了模型参数的不确定性及鲁棒性，利用试验数据验证了模型参数的合理性和准确性．１钉节点恢复力模型钉节点的恢复力模型包括骨架曲线和滞回规律两部分．骨架曲线是研究构件或结构非弹性地震反应的重要依据，能够反应出构件的延性、强度、刚度和耗能等力学特性［１３］．常用的骨架曲线模型有能量曲线［１４］，对数曲线［１５］，指数曲线［１６］和渐近曲线［１７］等．指数型骨架曲线参数物理意义明确，表达式简单．本文采用指数型骨架曲线模型，如图１所示，考虑骨架曲线正负向的不对称性，图中Ｆｍａｘ＋，Ｆｍａｘ－分别为正向和负向荷载的最大值，其表达式分别如式（１）和式（２）所示．图１钉节点骨架曲线Ｆｉｇ．１Ｓｋｅｌｅｔｏｎｃｕｒｖｅｏｆｎａｉｌｊｏｉｎｔｓ骨架曲线正向表达式：Ｆ（ｘ）＝（Ｐ１＋Ｋ１ｘ）１－ｅｘｐ（－Ｋ０ｘＰ１）［］（１）式中：Ｋ０为初始刚度；Ｋ１为等效塑性刚度；Ｐ１为正向最大荷载的切线与荷载轴正向的交点．骨架曲线负向表达式：Ｆ（ｘ）＝－（Ｐ２＋Ｋ１ｘ）１－ｅｘｐ（－Ｋ０ｘＰ２）［］（２）式中：Ｐ２为负向最大荷载的切线与荷载轴负向的交点．滞回规律是反复荷载作用时的荷载－位移（Ｆ－ｘ）曲线规律，它定义了反复荷载作用时加载、卸载、反向加载和反向卸载的路径和规律．根据该试验滞回曲线的特点，本文提出了一种滞回模型：当位移小于屈服荷载对应的位移ｘｙｉｅｌｄ时，按小位移的滞回规律计算；当位移大于ｘｙｉｅｌｄ时

滞回曲线,滞回模型,小位移,节点

第１１期熊海贝等：轻木钉节点恢复力模型研究及参数识别图２小位移时钉节点滞回模型Ｆｉｇ．２Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｎａｉｌｊｏｉｎｔｓａｔｓｍａｌｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ确定；Ｋ３为卸载刚度，按式（４）计算．Ｋ３＝Ｋ０（ｘｘｙｉｅｌｄ）γ（４）式中：γ为刚度退化系数；ｘｙｉｅｌｄ为屈服点对应的位移．图２中直线Ｌ２３的方程为：ＦＬ２３（ｘ）＝ＦＢＫ３Ｋ３ｘＢ－Ｋ３ｘＡ＋ＦＡ（ｘ－ｘＢ）＋ＦＢ（５）式中：ＦＢ为该圈负向加载的最大荷载，由骨架曲线确定．图２中直线Ｌ３４的方程为：ＦＬ３４（ｘ）＝Ｋ３（ｘ－ｘＢ）＋ＦＢ（６）图２中直线Ｌ４１的方程为：ＦＬ４１（ｘ）＝ＦＡＫ３Ｋ３ｘＡ－Ｋ３ｘＢ＋ＦＢ（ｘ－ｘＡ）＋ＦＡ（７）大位移时，试件进入屈服阶段，滞回曲线呈梭形，所包围的面积逐渐增大；继续加载，滞回曲线向弓形发展，单个滞回环中间存在较狭长的条形段，荷载零点附近出现捏拢效应．滞回曲线可以全面描述试件的弹性和非弹性及恢复力特性，是各种抗震性能指标的计算依据［１８］．常用的滞回模型有Ｄｏｌａｎ模型［７］、Ｓｔｅｗａｒｔ模型［１９］．Ｄｏｌａｎ模型采用四段指数型曲线，能更加真实地反应钉连接节点在不同滑移水平下强度及刚度退化的非线性性质，且数学表达式简单，但没有考虑滞回曲线正负方向的不对称性．本文改进Ｄｏｌａｎ四段指数型模型，，考虑正负方向不同的捏缩点和滑移效应，
【作者单位】：同济大学结构工程与防灾研究所;
【基金】：地震工程国际合作联合实验室合作研究项目(TMGFXK-2015-002-2) 国家自然科学基金资助项目(51508407,51508413) 上海市浦江人才计划(15PJ1408600) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(20161143)~~
【分类号】：TU366.2

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