低屈服点钢剪切板阻尼器耗能性能研究

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由于振动控制能够很好地改善结构的抗震性能,所以其在结构的抗震设计中起到至关重要的作用,滞变型阻尼器就是其中的一类,它利用塑性金属材料的滞变来耗散能量,这种类型的阻尼器与其构造尺寸相比有非常大的耗能能力,使其造价非常低廉;但是它有一个非常明显的缺点,该类型的阻尼器仅在结构持续发生非弹性变形之后才能起作用,对于小振动变形没有很明显的效果。为了解决传统滞变型阻尼器的这种缺点,本文利用国产低屈服点钢设计了剪切板阻尼器,主要研究内容如下:(1)对LYP100、LYP160、LYP225三种强度等级的低屈服点钢进行准静态单调拉伸试验,获得了国产低屈服点钢的应力应变关系曲线及弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度和伸长率等材料性能参数,表明低屈服点钢具有非常强的塑性变形能力,同时也为阻尼器的有限元分析提供了原始参数。(2)设计了五个低屈服点钢剪切板阻尼器,并进行低周往复循环荷载试验,重点考察剪切板阻尼器核心板的连接方式、高厚比、十字加劲肋对其滞回性能的影响,并对阻尼器的滞回曲线、骨架曲线、初始弹性刚度、最大水平力、等效粘滞阻尼器系数、平均耗能指数、承载力退化系数及刚度退化进行分析总结,结果表明:低屈服点钢剪切板阻尼器具有非常好的耗能性能,在整个循环加载过程中,强化现象非常明显,破坏之前也没有出现强度和刚度的突然改变;核心板高厚比越小,面外屈曲越小,滞回曲线越饱满,耗能性能越好。(3)基于有限元分析软件Ansys,对设计的剪切板阻尼器进行有限元模拟分析,并把模拟的滞回曲线、骨架曲线以及等效粘滞阻尼系数曲线与试验结果进行对比,结果表明:有限元分析基本上可以反映剪切板阻尼器的性能。(4)以RO模型、各向同性强化和随动强化准则为基础,构造出能够反映剪切板阻尼器循环强化和Bauschinger效应的滞回模型——I-K RO模型,并以LYPSSP-5试件的试验滞回曲线为例,表明I-K RO模型能够很好的模拟剪切板阻尼器的滞回曲线。
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