帶SMA桿搭接式自定心屈曲約束支撐及其結(jié)構(gòu)抗震性能研究.pdf

1、自定心耗能支撐(SCB)是一種兼具耗能減震和減小結(jié)構(gòu)殘余變形能力的抗震構(gòu)件，其中套管-預(yù)拉桿式SCB以能夠提供較大承載力等優(yōu)勢而得到廣泛研究。目前SCB采用的纖維預(yù)拉桿雖然具有較大的彈性延伸率，但當(dāng)結(jié)構(gòu)側(cè)移較大時(shí)纖維預(yù)拉桿仍會因?yàn)閼?yīng)變過大而發(fā)生斷裂，同時(shí)為增大預(yù)拉桿長度，作為自定心系統(tǒng)推桿的雙套管存在長度和自重較大的問題。因此，本文將具有更大可恢復(fù)應(yīng)變的形狀記憶合金(SMA)桿與搭接式套管構(gòu)造結(jié)合，提出帶SMA桿搭接式自定心屈曲約束支撐

2、(搭接式SMA-SCBRB)，并針對大直徑SMA桿的材料性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，然后通過理論分析和數(shù)值模擬對搭接式SMA-SCBRB構(gòu)件的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行了詳細(xì)研究，主要內(nèi)容包括:
　　(1)深入分析了搭接式SMA-SCBRB的構(gòu)造和工作原理，通過研究其受力過程，推導(dǎo)了搭接式SMA-SCBRB首次加載過程中各受力階段的剛度公式，并確定了支撐的恢復(fù)力模型和關(guān)鍵參數(shù)。在理論分析的基礎(chǔ)上，建立了搭接式SMA-SCBRB的基本設(shè)計(jì)流

3、程，并給出了單根支撐的設(shè)計(jì)實(shí)例。
　　(2)針對國內(nèi)不同廠家提供的SMA桿進(jìn)行材料性能試驗(yàn)研究，并從馬氏體相變開始應(yīng)力、單圈滯回耗能、等效黏滯阻尼比和殘余應(yīng)變等性能角度，討論了試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)、應(yīng)變幅值和試驗(yàn)加載速率對SMA桿力學(xué)性能的影響。研究表明:試驗(yàn)所選國產(chǎn)SMA材料性能存在差異，且尚不穩(wěn)定;一定循環(huán)次數(shù)的常幅加載、應(yīng)變幅值大小、熱處理方式等因素對材料性能均存在一定的影響。
　　(3)基于ABAQUS建立了搭接式SMA-S

4、CBRB的精細(xì)有限元模型，采用分段線性本構(gòu)模型對SMA本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了有效地模擬。通過搭接式SMA-SCBRB的有限元模型，討論了初始預(yù)張力FP對自定心系統(tǒng)滯回性能的影響，結(jié)果表明:當(dāng)初始預(yù)應(yīng)力σP小于σP4時(shí)，提高FP對自定心能力的提升有顯著效果;當(dāng)初始預(yù)應(yīng)力σP大于σP4時(shí)，繼續(xù)提高FP對增強(qiáng)支撐自定心效果影響較小。同時(shí)模擬結(jié)果表明搭接式SMA-SCBRB具有較強(qiáng)的自定心能力和良好的滯回耗能能力。
　　(4)建立了模擬搭接式SM

5、A-SCBRB滯回性能的流變模型，該模型物理概念明確，能夠高效模擬搭接式S MA-S CBRB的整體滯回性能，并與ABAQUS有限元模擬結(jié)果進(jìn)行了對比驗(yàn)證，同時(shí)利用流變模型研究了支撐參數(shù)初始預(yù)張力FP、第一強(qiáng)度比β1、第二強(qiáng)度比β2、搭接長度系數(shù)γ和溫度T對支撐滯回性能的影響，為后續(xù)搭接式SMA-SCBRB應(yīng)用于結(jié)構(gòu)層次的分析做準(zhǔn)備。
　　(5)推導(dǎo)了搭接式SMA-SCBRB結(jié)構(gòu)單自由度體系的運(yùn)動(dòng)方程，并針對搭接式SMA-SCBR