現(xiàn)有的自復(fù)位鋼支撐常采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線或形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,簡(jiǎn)稱SMA)提供復(fù)位。當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線作為復(fù)位部件時(shí),鋼絞線需確保處于彈性狀態(tài),由于支撐長(zhǎng)度有限,導(dǎo)致自復(fù)位鋼支撐的軸向變形能力不足。當(dāng)采用SMA金屬材料作為復(fù)位部件時(shí),雖可利用SMA的超彈性性能實(shí)現(xiàn)較大的軸向變形,但耗能部件具有飽滿的滯回特征,致使用于實(shí)現(xiàn)復(fù)位的SMA材料用量巨大,造價(jià)昂貴。基于此,本文提出了一種利用具有捏縮滯回特征的只拉鋼板帶、聯(lián)合SMA金屬材料提供復(fù)位的新型自復(fù)位鋼支撐(Self-Centering Steel Brace,簡(jiǎn)稱SC-SB)。該支撐內(nèi)部設(shè)有兩組用于實(shí)現(xiàn)捏縮滯回特征的只拉矩形鋼板,并利用其提供軸向承載力、剛度及耗能;通過(guò)在支撐內(nèi)部的可移動(dòng)滑塊上纏繞SMA線材實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。該支撐充分利用了只拉鋼板帶的捏縮滯回特征,顯著降低了用于實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能的SMA材料的用量。本文對(duì)新型SC-SB支撐的滯回性能進(jìn)行了理論分析、試驗(yàn)研究及數(shù)值模擬,研究?jī)?nèi)容如下:(1)提出了新型SC-SB支撐的細(xì)部構(gòu)造,明確其工作原理。實(shí)現(xiàn)了利用內(nèi)部?jī)山M具有捏縮滯回特征的只拉矩形鋼板提供軸向承載力、剛度和耗能,利用SMA線材提供復(fù)位功能。新型SC-SB支撐處于任何狀態(tài),矩形鋼板只承受拉力,SMA線材始終處于受拉狀態(tài)。詳細(xì)分析了新型SC-SB支撐的工作原理,給出了新型SC-SB支撐軸向承載力的計(jì)算公式,基于只拉矩形鋼板的雙折線模型及SMA材料旗幟形模型疊加原理構(gòu)建了新型SC-SB支撐的恢復(fù)力模型;(2)設(shè)計(jì)、制作5個(gè)新型SC-SB支撐構(gòu)件,進(jìn)行5個(gè)1/3縮尺僅設(shè)置矩形鋼板鋼支撐的低周往復(fù)加載試驗(yàn)。重點(diǎn)考察僅設(shè)置矩形鋼板鋼支撐的滯回性能、耗能能力、最大水平承載力及抗側(cè)剛度等;(3)采用ANSYS程序建立了試驗(yàn)試件的微觀有限元模型,并對(duì)其進(jìn)行循環(huán)加載分析。基于模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了ANSYS程序分析的準(zhǔn)確性;(4)采用ANSYS程序分別對(duì)只設(shè)有SMA線材的純復(fù)位鋼支撐、只設(shè)有矩形板的耗能鋼支撐及兩者混合的新型SC-SB支撐進(jìn)行了系統(tǒng)的參數(shù)有限元分析,重點(diǎn)考察SMA類型、SMA尺寸及矩形板尺寸等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)鋼支撐滯回性能的影響。
【學(xué)位單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU391
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 自復(fù)位鋼支撐的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 目前研究的不足和本文研究的內(nèi)容
第二章 新型SC-SB支撐的工作原理及受力性能分析
    2.1 新型SC-SB支撐的概念模型
    2.2 新型SC-SB支撐的基本構(gòu)造
    2.3 新型SC-SB支撐的受力性能分析
        2.3.1 新型SC-SB支撐第1循環(huán)受拉過(guò)程
        2.3.2 新型SC-SB支撐其他循環(huán)受拉過(guò)程
        2.3.3 新型SC-SB支撐的受壓過(guò)程
    2.4 新型SC-SB支撐的恢復(fù)力模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 試驗(yàn)概況
    3.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>    3.2 試件設(shè)計(jì)
        3.2.1 連接裝置的設(shè)計(jì)
        3.2.2 耗能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        3.2.3 復(fù)位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        3.2.4 試驗(yàn)試件匯總
    3.3 試驗(yàn)裝置
    3.4 測(cè)點(diǎn)布置
        3.4.1 位移計(jì)布置
        3.4.2 應(yīng)變片布置
    3.5 加載方案
    3.6 材性試驗(yàn)
        3.6.1 鋼材材性
        3.6.2 SMA材性
    3.7 本章小結(jié)
第四章 試驗(yàn)結(jié)果及有限元驗(yàn)證分析
    4.1 試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.1.1 試驗(yàn)現(xiàn)象
        4.1.2 滯回曲線
        4.1.3 骨架曲線
        4.1.4 抗側(cè)剛度
        4.1.5 滯回耗能
        4.1.6 延性分析
        4.1.7 矩形鋼板應(yīng)力
    4.2 試驗(yàn)試件的有限元模型
        4.2.1 有限元模型的建立
        4.2.2 單元類型
        4.2.3 材料參數(shù)
        4.2.5 加載制度
    4.3 有限元模擬驗(yàn)證
        4.3.1 應(yīng)力分布與試驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比
        4.3.2 滯回曲線對(duì)比
        4.3.3 骨架曲線對(duì)比
        4.3.4 抗側(cè)剛度對(duì)比
        4.3.5 滯回耗能對(duì)比
    4.4 本章小結(jié)
第五章 新型SC-SB支撐滯回性能參數(shù)分析
    5.1 BASE試件的有限元模型
        5.1.1 有限元模型的建立
        5.1.2 材料參數(shù)
        5.1.3 單元類型
        5.1.4 邊界條件
        5.1.5 加載制度
    5.2 純復(fù)位鋼支撐的滯回性能
        5.2.1 試件描述
        5.2.2 SMA-BASE試件的有限元模擬結(jié)果與分析
        5.2.3 TSMA系列試件有限元模擬結(jié)果與分析
        5.2.4 SSMA系列試件有限元模擬結(jié)果與分析
    5.3 純耗能鋼支撐的滯回性能
        5.3.1 試件描述
        5.3.2 Steel-BASE試件有限元模擬結(jié)果與分析
        5.3.3 SP系列試件有限元模擬結(jié)果與分析
    5.4 SC-SB鋼支撐的滯回性能
        5.4.1 試件描述
        5.4.2 BASE試件有限元模擬結(jié)果與分析
        5.4.3 TSSB系列試件有限元模擬結(jié)果與分析
        5.4.4 SSSB系列試件有限元模擬結(jié)果與分析
        5.4.5 SPSB系列試件有限元模擬結(jié)果與分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
攻讀碩士期間已發(fā)表的論文

【參考文獻(xiàn)】

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