【摘要】：本文提出了一種含可更換U形鋼板阻尼器,由耗能單元、傳力單元以及約束單元三部分組成。該阻尼器借鑒和改進(jìn)了現(xiàn)有屈曲約束支撐的構(gòu)造原理,并充分利用了 U形阻尼器穩(wěn)定、優(yōu)異的耗能性能。相比于現(xiàn)有的阻尼器,該阻尼器能夠在低成本下的前提下實(shí)現(xiàn)震后快速的檢測(cè)、修復(fù)與更換。為了研究該阻尼器的抗震性能,本文針對(duì)阻尼器開展了擬靜力低周往復(fù)加載試驗(yàn)、理論分析,并采用OpenSees有限元分析軟件進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬。通過(guò)七組足尺含可更換的單層U形鋼板阻尼器低周往復(fù)加載試驗(yàn),研究了阻尼器的滯回行為、耗能性能、破壞形態(tài)等,探究了單層U形鋼板厚度、平臺(tái)段長(zhǎng)度、加載制度等參數(shù)對(duì)阻尼器性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)阻尼器均能夠得到飽滿的滯回曲線,具有優(yōu)異、穩(wěn)定的耗能性能,耗能系數(shù)均達(dá)到3.0左右;(2)阻尼器在低周往復(fù)加載過(guò)程中表現(xiàn)出較為明顯的循環(huán)硬化效應(yīng);(3)阻尼器塑性損傷集中在U形鋼板上,能夠?qū)崿F(xiàn)震后的快速修復(fù)與更換;(4)增加U形鋼板厚度可以顯著提高阻尼器強(qiáng)度;(5)U形鋼板平臺(tái)段長(zhǎng)度過(guò)短會(huì)造成屈服區(qū)域集中。通過(guò)理論分析,推導(dǎo)了含可更換的單層U形鋼板阻尼器的強(qiáng)度計(jì)算公式,主要包括屈服強(qiáng)度以及極限強(qiáng)度理論公式。計(jì)算公式結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析表明,理論公式計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)具有具有較高的吻合度,驗(yàn)證了推導(dǎo)的強(qiáng)度計(jì)算公式具有一定的可靠性。從U形鋼板冷彎成型后殘余的塑性應(yīng)變出發(fā),通過(guò)理論分析發(fā)現(xiàn)將U形鋼板分層可以有效減小加工導(dǎo)致的初始?xì)堄鄳?yīng)變,提高阻尼器的延性,從而提出了含可更換的多層U形鋼板阻尼器,并對(duì)3組足尺試件進(jìn)行了擬靜力低周往復(fù)加載試驗(yàn),探討多層U形鋼板對(duì)阻尼器抗震性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)所有試件均能得到飽滿的滯回曲線,耗能系數(shù)能夠達(dá)到3.0左右,表明U形鋼板層數(shù)、內(nèi)層U形鋼板翼緣部分有無(wú)約束不會(huì)影響阻尼器的滯回耗能性能;(2)在低周往復(fù)荷載作用下,內(nèi)層U形鋼板最易出現(xiàn)裂紋;(3)U形鋼板厚度相同的前提下,U形鋼板層數(shù)對(duì)阻尼器強(qiáng)度、剛度影響較大,U形鋼板分層越多,其強(qiáng)度、剛度越小;(4)含可更換的多層U形鋼板阻尼器依然適用含單層U形鋼板阻尼器的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度理論公式。利用OpenSees有限元分析軟件對(duì)含可更換U形鋼板阻尼器進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比表明模型可以很好的擬合阻尼器的滯回行為,驗(yàn)證了將阻尼器等效為一個(gè)桿件,其本構(gòu)模型中的參數(shù)均采用等效參數(shù)這一思路的正確性,該模型可以用于對(duì)該阻尼器進(jìn)一步的研究和開發(fā)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU391;TU352.11
【圖文】：

邐山東大學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑第２章含可更換的單層Ｕ形鋼板阻尼器擬靜力試驗(yàn)逡逑２．１邋Ｕ形鋼板的理想屈服機(jī)理逡逑如圖２．１邋（ａ）所示，Ｕ形鋼板包括３部分：上、下翼緣（直鋼板）以及上、逡逑下翼緣之間的腹板（半圓鋼板）。Ｕ形鋼板作為典型的依靠面外鋼板等厚度處逡逑發(fā)生屈服，產(chǎn)生彎曲變形進(jìn)行耗能的阻尼器，具有較為穩(wěn)定的耗能性能以及良逡逑好的疲勞性能［５９，６Ｗ１］，本部分將通過(guò)其發(fā)生滾動(dòng)變形過(guò)程中截面曲率的變化來(lái)逡逑解釋這一特性。逡逑－匕＿區(qū)域

逡逑承受縱向壓力時(shí)，如圖２．１邋（ｃ），其運(yùn)動(dòng)機(jī)理與受拉時(shí)一樣。根據(jù)動(dòng)滑輪的運(yùn)逡逑動(dòng)規(guī)律，可以得到上、下翼緣板之間產(chǎn)生的相對(duì)位移等于屈服區(qū)域的長(zhǎng)度總和。逡逑根據(jù)對(duì)Ｕ形鋼板理想耗能機(jī)理的論述，可以得到如下結(jié)論：逡逑１．邐Ｕ形鋼板在低周往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，屈服區(qū)域的曲率是均勻分布的，有效逡逑避免了某一截面的應(yīng)力集中；逡逑２．

邐（ｂ）厚度為８ｍｍ邐（ｃ）厚度為１２ｍｍ逡逑圖２．３材性試件尺寸圖逡逑材性試驗(yàn)在山東大學(xué)力學(xué)試驗(yàn)室的萬(wàn)能拉伸機(jī)上進(jìn)行，如圖２．４所示，加逡逑載速率均為２ｍｍ／ｍｉｎ，最終試件破壞如圖２．５所示。測(cè)量的力學(xué)性能指標(biāo)主要逡逑包括鋼材的屈服強(qiáng)度（／ｙ）、極限強(qiáng)度（／ｕ）以及伸長(zhǎng)率⑶，其中，屈服強(qiáng)度根逡逑據(jù)鋼材應(yīng)力－應(yīng)變曲線的下屈服點(diǎn)確定。每組鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)�。硞�(gè)試件的逡逑平均值，結(jié)果如表２．１所示。表２．１中的鋼材厚度為各組試件實(shí)測(cè)鋼板厚度的平逡逑均值，用于下文中強(qiáng)度公式的理論推導(dǎo)。逡逑ｍｉ逡逑圖２．４單向拉伸試驗(yàn)邐圖２．５試件破壞圖逡逑表２．１鋼材的力學(xué)性能逡逑鋼材類型邐鋼板厚度邐ｆｙ邐ｆｕ邐＾逡逑（ｍｍ）邐（ＭＰａ）邐（ＭＰａ）邐（％）逡逑Ｑ２３５Ｂ邐３Ｊ２邐３１３．６３邐４６３．２７邐３８．４２￣逡逑Ｑ２３５Ｂ邐７Ｊ７邐３１６．６８邐４６０．８５邐３３．５８￣逡逑Ｑ２３５Ｂ邐Ｖ２２＼邐３２６．７３邐４６３．６３邐２７．９７逡逑ＬＹ２２５邐８？７５邐２３４．０９邐３０２．７４邐３９．７１＾逡逑２．３．３試件設(shè)計(jì)逡逑此次試驗(yàn)共設(shè)計(jì)７組足尺模型試件，如表２．２所示。通過(guò)改變Ｕ形鋼板自逡逑身的幾何參數(shù)、試驗(yàn)加載制度、鋼材型號(hào)以及Ｕ形鋼板上螺栓孔的形式來(lái)探究逡逑各個(gè)參數(shù)對(duì)阻尼器滯回耗性能、低周疲勞性能的影響。逡逑１２逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2796567