【摘 要】
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形状记忆合金（Shape memory alloy,简称SMA）是一种土木工程智能材料,因其独特的形状记忆效应,可产生较大的驱动力,实现主动控制结构及构件的应变和应力,从而提高结构的安全性。本文以SMA驱动力试验数据为基础,提出驱动力本构模型。基于Open Sees平台,在材料库中添加形状记忆合金材料,综合反应其预应变、温度等因素对驱动力的影响。模拟SMA驱动力试验,并将Open Sees计算结果
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形状记忆合金（Shape memory alloy,简称SMA）是一种土木工程智能材料,因其独特的形状记忆效应,可产生较大的驱动力,实现主动控制结构及构件的应变和应力,从而提高结构的安全性。本文以SMA驱动力试验数据为基础,提出驱动力本构模型。基于Open Sees平台,在材料库中添加形状记忆合金材料,综合反应其预应变、温度等因素对驱动力的影响。模拟SMA驱动力试验,并将Open Sees计算结果与驱动力试验数据进行对比,结果显示二者吻合较好,为基于Open Sees平台进行驱动力仿真分析提供了实现路径。基于SMA无粘结智能混凝土梁试验,进行有限元模拟,将计算结果与试验结果进行对比,两个吻合较好。主要研究工作如下:（1）SMA驱动力试验数据分为:两端固定和与钢丝相连。根据试验得到不同预应变下的SMA驱动力-温度的关系曲线,从工程应用实际出发,提出能够综合反映预应变、温度等因素影响的SMA驱动力本构。（2）Open Sees采用面向对象的架构编写代码。利用Visual Studio平台集成Active Tcl解析库、Intel Parallel Studio XE并行计算库、Git分布式版本控制系统,搭建添加SMA材料本构的编译环境。（3）添加SMA驱动力本构模型。实则是在Uniaxial Material类中创建一个SMA的C++子类。创建完成后,在Open Sees中对SMA驱动力试验进行有限元模拟,将模拟得到的SMA预应变为4%、6%、8%、10%、12%的驱动力-温度曲线与试验曲线进行对比,验证SMA驱动力本构的正确性。（4）对SMA智能混凝土梁试验进行有限元模拟。采用刚臂实现混凝土梁和SMA筋的协调变形。对SMA-b1梁和SMA-b2梁分别加载到12KN和20KN,得到混凝土梁的跨中挠度计算值。保持加载荷载不变,对SMA进行升降温模拟,得到混凝土梁在升温和降温过程的跨中挠度-温度关系曲线,并与试验结果进行对比,验证SMA驱动力模型的正确性。
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