本文關(guān)鍵詞：低屈服點(diǎn)鋼剪切板阻尼器耗能性能與疲勞性能研究

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【摘要】：被動(dòng)耗能減振元件能夠很好的控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng),因此廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中。鋼剪切板阻尼器作為其中的一種類型,利用鋼材的塑性變形來(lái)耗散能量,這種阻尼器相對(duì)于其構(gòu)造尺寸來(lái)說(shuō)有著很好的耗能能力,并且造價(jià)低廉,但是利用傳統(tǒng)低碳鋼制造的阻尼器有著非常明顯的缺點(diǎn),即在小震作用下,該類型阻尼器很難達(dá)到塑性狀態(tài),從而耗能效果不明顯。為了克服該缺點(diǎn),本文對(duì)采用低屈服點(diǎn)鋼的剪切板阻尼器進(jìn)行了有限元模擬和試驗(yàn)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)三種國(guó)產(chǎn)的低屈服點(diǎn)鋼LYP100、LYP160和LYP225制作的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)單調(diào)拉伸試驗(yàn),獲得三種材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線及彈性模量、屈服強(qiáng)度等材料參數(shù),表明低屈服點(diǎn)鋼具有很好的塑性變形能力。根據(jù)材料參數(shù),選擇不同的強(qiáng)化模型進(jìn)行有限元模擬,結(jié)果表明:當(dāng)核心板采用混合強(qiáng)化模型時(shí),模擬效果較好,為后續(xù)模擬提供依據(jù)。(2)利用Abaqus對(duì)不同構(gòu)造形式的剪切板阻尼器的滯回性能進(jìn)行分析,通過(guò)滯回曲線、骨架曲線和等效粘滯阻尼系數(shù)曲線的綜合分析,獲得無(wú)加勁肋和焊接加勁肋剪切板阻尼器的臨界高厚比,以及核心板材料強(qiáng)度對(duì)阻尼器性能的影響。結(jié)果表明:核心板材料強(qiáng)度對(duì)無(wú)加勁肋剪切板阻尼器耗能性能基本無(wú)影響,對(duì)焊接加勁肋剪切板阻尼器有少許影響。(3)提出并設(shè)計(jì)出四種新的阻尼器——摩擦型加勁肋剪切板阻尼器,利用Abaqus對(duì)其滯回性能進(jìn)行有限元模擬分析,并與無(wú)加勁肋剪切板阻尼器進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:四種摩擦型加勁肋均能對(duì)剪切板阻尼器的耗能性能有著不同程度的提升,其中雙面“井字形”摩擦型加勁肋布置形式的提升效果最好。(4)設(shè)計(jì)并制造三個(gè)無(wú)加勁肋剪切板阻尼器,進(jìn)行不同幅值下的等幅循環(huán)加載試驗(yàn),考察該種阻尼器的疲勞性能。對(duì)阻尼器的滯回曲線、等效粘滯阻尼系數(shù)、初始彈性剛度、最大水平力、承載力退化系數(shù)、剛度退化以及耗能曲線進(jìn)行分析總結(jié),結(jié)果表明:不論加載幅值的大小,該種形式阻尼器均表現(xiàn)出良好的疲勞性能,即使其達(dá)到了疲勞破壞狀態(tài),仍然具有足夠的承載力和剛度儲(chǔ)備,并且幅值大小對(duì)于阻尼器性能的發(fā)揮影響很小。根據(jù)Masson-Coffin公式,初步構(gòu)造出該種阻尼器的S-N曲線,為后續(xù)的疲勞性能研究提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：剪切板阻尼器 低屈服點(diǎn)鋼 混合強(qiáng)化模型 滯回性能 加勁肋 S-N曲線
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB535
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景10-12
• 1.2 耗能元件的分類12-13
• 1.3 低屈服點(diǎn)鋼材料性能13-15
• 1.4 低屈服點(diǎn)鋼剪切板阻尼器研究與應(yīng)用進(jìn)展15-19
• 1.4.1 低屈服點(diǎn)鋼剪切板阻尼器研究進(jìn)展15-19
• 1.4.2 低屈服點(diǎn)鋼剪切板阻尼器應(yīng)用進(jìn)展19
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 基于不同強(qiáng)化模型的剪切板阻尼器有限元模擬21-46
• 2.1 引言21
• 2.2 低屈服點(diǎn)鋼材料性能試驗(yàn)21-23
• 2.3 有限元模型的建立23-36
• 2.3.1 Abaqus簡(jiǎn)介23-24
• 2.3.2 幾何模型24-25
• 2.3.3 單元類型25-26
• 2.3.4 材料本構(gòu)模型26-30
• 2.3.5 核心板強(qiáng)化模型30-33
• 2.3.6 翼緣板強(qiáng)化模型33
• 2.3.7 網(wǎng)格劃分33-34
• 2.3.8 邊界條件及加載方式34-35
• 2.3.9 求解設(shè)置35-36
• 2.4 試驗(yàn)結(jié)果36-37
• 2.5 有限元模擬結(jié)果37-41
• 2.5.1 屈曲分析結(jié)果37-38
• 2.5.2 滯回分析結(jié)果38-41
• 2.6 試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果對(duì)比41-45
• 2.6.1 與雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型結(jié)果對(duì)比41-42
• 2.6.2 與非線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型結(jié)果對(duì)比42-43
• 2.6.3 與混合強(qiáng)化模型結(jié)果對(duì)比43-44
• 2.6.4 對(duì)比結(jié)果分析44-45
• 2.7 本章小結(jié)45-46
• 第3章 不同構(gòu)造形式的剪切板阻尼器耗能性能分析46-84
• 3.1 引言46
• 3.2 無(wú)加勁肋阻尼器耗能性能分析46-60
• 3.2.1 臨界高厚比(NLSD100)46-50
• 3.2.2 臨界高厚比(NLSD160)50-53
• 3.2.3 臨界高厚比(NLSD225)53-56
• 3.2.4 核心板材料的影響56-60
• 3.3 焊接加勁肋阻尼器耗能性能分析60-64
• 3.3.1 有限元模型60-61
• 3.3.2 滯回曲線61-62
• 3.3.3 骨架曲線62-63
• 3.3.4 等效粘滯阻尼系數(shù)曲線63-64
• 3.3.5 分析結(jié)論64
• 3.4 摩擦加勁肋阻尼器耗能性能分析64-78
• 3.4.1 FLSD-A型阻尼器65-68
• 3.4.2 FLSD-B型阻尼器68-71
• 3.4.3 FLSD-C型阻尼器71-75
• 3.4.4 FLSD-D型阻尼器75-78
• 3.5 摩擦加勁肋阻尼器耗能性能對(duì)比78-82
• 3.5.1 有限元模型79
• 3.5.2 滯回曲線79-80
• 3.5.3 骨架曲線80-81
• 3.5.4 等效粘滯阻尼系數(shù)曲線81-82
• 3.5.5 分析結(jié)論82
• 3.6 本章小結(jié)82-84
• 第4章 無(wú)加勁肋剪切板阻尼器疲勞性能研究84-103
• 4.1 引言84
• 4.2 剪切板阻尼器疲勞性能試驗(yàn)設(shè)計(jì)84-88
• 4.2.1 試件設(shè)計(jì)84-85
• 4.2.2 試驗(yàn)加載裝置85-87
• 4.2.3 試驗(yàn)測(cè)量方法87-88
• 4.2.4 試驗(yàn)加載制度88
• 4.3 試驗(yàn)現(xiàn)象88-92
• 4.3.1 NLSD-F-20 試驗(yàn)現(xiàn)象89-90
• 4.3.2 NLSD-F-45 試驗(yàn)現(xiàn)象90-91
• 4.3.3 NLSD-F-60 試驗(yàn)現(xiàn)象91-92
• 4.4 試驗(yàn)結(jié)果分析92-101
• 4.4.1 試驗(yàn)現(xiàn)象分析92
• 4.4.2 滯回曲線92-93
• 4.4.3 等效粘滯阻尼系數(shù)93-95
• 4.4.4 初始彈性剛度95
• 4.4.5 最大水平力95-96
• 4.4.6 承載力退化系數(shù)96-98
• 4.4.7 剛度退化98-99
• 4.4.8 耗能曲線99-100
• 4.4.9 S-N曲線100-101
• 4.5 本章小結(jié)101-103
• 結(jié)論及展望103-105
• 參考文獻(xiàn)105-111
• 致謝111

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本文編號(hào)：670277