目前,用于被动柔性防护系统的耗能器存在工作拉力不稳定、耗能能力差、使用率低以及维护更换不便等问题,亟需找到一种工作拉力稳定、耗能能力强、可多次重复使用更换简单的耗能器。因此,本文提出一种可重复使用的棒式耗能器,为了研究其力学性能,分别开展了拟静力反复拉伸试验、重物自由下落冲击试验、被动柔性防护系统足尺冲击试验和数值仿真,具体工作如下:(1)、设计了9组不同规格的试件,分别开展了拟静力反复拉伸试验,根据试验所得到的力—位移曲线,提出了耗能器的简化力学模型,并试图给出棒式耗能器的拟静力启动力理论值;(2)、进行了6组不同型号棒式耗能器的重物自由下落动力冲击试验,研究了动力冲击作用下滚轴直径、钢棒直径和钢棒根数对耗能器启动力的影响;(3)、开展了两次2000kJ被动防护网的足尺冲击试验,研究了棒式耗能器在实际柔性防护结构中的工作性能;(4)、对耗能器力学行为开展了数值仿真分析,研究了滚轴直径、钢材屈服强度、冲击速度和重物质量等因素对棒式耗能器力学特性的影响;(5)、进行了2000kJ足尺试验数值仿真,研究了两种不同力学模型的棒式耗能器启动时刻对应的支撑绳索的速度,并将数值仿真结果与试验结果进行了对比;通过以上工作,本文主要得到以下几点结论:(1)、拟静力拉伸试验结果表明:棒式耗能器启动力和耗能随着钢棒根数和直径的增加而增大。其中,1φ16mm试件的启动力和耗能能力最小,3φ20mm试件启动力和耗能能力最大,而重复拉伸次数i的增加会降低棒式耗能器的力学性能;同时,试验得到的力—位移曲线表明,棒式耗能器工作时具有两个典型的工作阶段,故提出将其力—位移曲线简化为双折线模型,并据此建立了棒式耗能器的拟静力启动力及耗能能力理论公式,该公式考虑了钢棒直径和根数及重复拉伸次数的影响,仿真值与试验数据吻合较好;(2)、棒式耗能器动力冲击试验结果表明:耗能器的启动力与工作拉力的第一个波谷值相差超过60%,具有明显的脉冲效应;启动力与钢棒直径和根数均呈正相关;此外钢棒直径单次拉伸时直径减小量为6%左右;(3)、通过足尺试验的研究发现:棒式耗能器启动力值大于平均工作拉力,表现出轻微的脉冲效应;支撑主绳上连接的耗能器伸长量接近预定最大行程,而上拉锚绳上只有中间位置的两个耗能器拉伸长度最大,且拉伸长度逐渐向边跨衰减,两边上拉锚绳位置耗能器没有启动;(4)、数值仿真结果表明:启动力随滚轴直径先增大后减小,滚轴直径40mm时达到最大启动力;启动力随钢材强度和冲击速度的增大而增大,但重物质量对耗能器力学性能几乎无影响。此外,冲击速度越大耗能器脉冲效应越大。针对重物自由下落冲击试验在不同冲击速度下启动力和平均工作拉力的数值计算结果分析,发现通过一定速度下放大系数及缩减系数对拟静力启动力理论值进行缩放,可得到一定速度作用下耗能器三折线力学模型的启动力和平均工作拉力。(5)、通过与第二次2000kJ的MEL试验对比分析,发现耗能器三折线力学模型的计算结果与试验值更加吻合,并提出了使用棒式耗能器的工程设计方法。