基于IDA的SMA支撑钢框架与BRB钢框架的抗震性能对比研究

发布时间：2020-03-26 04:33

【摘要】：本文主要研究自复位框架结构的地震响应特性,并选取了屈曲约束支撑框架结构作为参照对象,以增量动力分析方法为主要研究手段。自复位支撑的核心成分为形状记忆合金。在开展系统抗震分析之前,本文首先提出了以形状记忆合金和低屈服点钢为核心成分的屈曲约束阻尼器。屈曲约束阻尼器作为耗能部分耗散输入的地震能量,形状记忆合金提供自复位功能以减小结构震后残余变形。利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立屈曲约束自复位阻尼器的有限元模型,进行低周反复位移加载,模拟该构件在受到地震作用后的非线性静力行为,得到滞回曲线并与已有实验数据进行比对;同时进行瞬态分析,模拟该构件在地震作用下的瞬时动力弹塑性响应和高阶屈曲行为。在此基础上对模型尺寸进行控制单一变量的改动,研究模型半径、屈曲段长度等尺寸因素对屈曲约束自复位阻尼器功效的影响。通过模拟数值与实验数值及普通钢材构件实验数值进行比较,与安装传统屈曲约束阻尼器相比,在阻尼器中加入形状记忆合金可降低最大变形及残余变形。在抗震分析中,选取了美国加州洛杉矶地区中震烈度的20条地震波。有限元模型在抗震分析软件OpenSees中建立。重点考察的地震响应指标包括:最大层间位移转角、最大楼面加速度和残余层间位移转角。分别对单自由度结构和代表多自由度结构的多层支撑框架结构展开了分析。抗震分析表明,由于自复位结构的耗能能力低,因而当自复位支撑框架和屈曲约束支撑框架具有相同的弹性行为和屈服后刚度比时,前者的地震响应往往更大。以屈服后刚度比进行参数化分析,结果表明:1)结构的峰值位移可以通过增大屈服后刚度得到有效控制;2)结构的峰值楼面加速度不因屈服后刚度增大而增大;3)输入的地震能量几乎不变;4)随着屈服后刚度的增大,结构的地震响应离散性和层间位移比差异性都显著下降。
【图文】：

图２．２形状记忆合金微观结构图逡逑形状记忆合金有两种主要的内部晶体架构状态：奥氏体状态和马氏体状态。马氏体逡逑又有孪晶体与非孪晶体两种状态ｔ４］，如图２．２。奥氏体可以在高温度、低应力下保持稳定，逡逑此时合金弹性模量大、不易发生变形：马氏体可以在低温度、高应力下保持稳定，此时逡逑合金弹性模量小、容易发生变形。通过诱导应力或温度变化，奥氏体状态和马氏体状态逡逑之间能够发生可逆相变，我们习惯称从奥氏体状态到马氏体状态的相变为马氏体正相变，逡逑从马氏体状态到奥氏体状态的相变为马氏体逆相变。形状记忆合金状态变化时的临界温逡逑度分别定义为马氏体相变起始温度Ｍｓ，马氏体相变终止温度Ｍｆ，奥氏体相变起始温度逡逑４，奥氏体相变终止温度４。逡逑Ｊｉａｒｎ逡逑逦？逡逑图２３形状记忆效应和超弹性的微观结构图逡逑２．３形状记忆效应逡逑７逡逑

１４４邋ＶＷｉ邋ＷｈＵ逡逑奥氏体逦马氏体（宁品体）逦马氏体（芈孪晶体）（ａ）逦（ｂ）逦（ｃ）逡逑图２．２形状记忆合金微观结构图逡逑种主要的内部晶体架构状态：奥氏体状态和两种状态ｔ４］，，如图２．２。奥氏体可以在高温度、不易发生变形：马氏体可以在低温度、高应发生变形。通过诱导应力或温度变化，奥氏，我们习惯称从奥氏体状态到马氏体状态的相状态的相变为马氏体逆相变。形状记忆合金变起始温度Ｍｓ，马氏体相变终止温度Ｍｆ，度４。逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391;TU352.11

【参考文献】

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本文编号：2600949