本文關鍵詞：低屈服點鋼剪切板阻尼器耗能性能與疲勞性能研究

  更多相關文章： 剪切板阻尼器 低屈服點鋼 混合強化模型 滯回性能 加勁肋 S-N曲線

【摘要】：被動耗能減振元件能夠很好的控制結(jié)構(gòu)的振動,因此廣泛應用于結(jié)構(gòu)抗震設計中。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耗散能量,這種阻尼器相對于其構(gòu)造尺寸來說有著很好的耗能能力,并且造價低廉,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,即在小震作用下,該類型阻尼器很難達到塑性狀態(tài),從而耗能效果不明顯。為了克服該缺點,本文對采用低屈服點鋼的剪切板阻尼器進行了有限元模擬和試驗研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)對三種國產(chǎn)的低屈服點鋼LYP100、LYP160和LYP225制作的標準試件進行準靜態(tài)單調(diào)拉伸試驗,獲得三種材料應力應變關系曲線及彈性模量、屈服強度等材料參數(shù),表明低屈服點鋼具有很好的塑性變形能力。根據(jù)材料參數(shù),選擇不同的強化模型進行有限元模擬,結(jié)果表明:當核心板采用混合強化模型時,模擬效果較好,為后續(xù)模擬提供依據(jù)。(2)利用Abaqus對不同構(gòu)造形式的剪切板阻尼器的滯回性能進行分析,通過滯回曲線、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,以及核心板材料強度對阻尼器性能的影響。結(jié)果表明:核心板材料強度對無加勁肋剪切板阻尼器耗能性能基本無影響,對焊接加勁肋剪切板阻尼器有少許影響。(3)提出并設計出四種新的阻尼器——摩擦型加勁肋剪切板阻尼器,利用Abaqus對其滯回性能進行有限元模擬分析,并與無加勁肋剪切板阻尼器進行對比,結(jié)果表明:四種摩擦型加勁肋均能對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)設計并制造三個無加勁肋剪切板阻尼器,進行不同幅值下的等幅循環(huán)加載試驗,考察該種阻尼器的疲勞性能。對阻尼器的滯回曲線、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,即使其達到了疲勞破壞狀態(tài),仍然具有足夠的承載力和剛度儲備,并且幅值大小對于阻尼器性能的發(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)。
【關鍵詞】：剪切板阻尼器 低屈服點鋼 混合強化模型 滯回性能 加勁肋 S-N曲線
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 低屈服點鋼材料性能13-15
• 1.4 低屈服點鋼剪切板阻尼器研究與應用進展15-19
• 1.4.1 低屈服點鋼剪切板阻尼器研究進展15-19
• 1.4.2 低屈服點鋼剪切板阻尼器應用進展19
• 1.5 本文研究內(nèi)容19-21
• 第2章 基于不同強化模型的剪切板阻尼器有限元模擬21-46
• 2.1 引言21
• 2.2 低屈服點鋼材料性能試驗21-23
• 2.3 有限元模型的建立23-36
• 2.3.1 Abaqus簡介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 核心板強化模型30-33
• 2.3.6 翼緣板強化模型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 求解設置35-36
• 2.4 試驗結(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 試驗結(jié)果與模擬結(jié)果對比41-45
• 2.6.1 與雙線性隨動強化模型結(jié)果對比41-42
• 2.6.2 與非線性隨動強化模型結(jié)果對比42-43
• 2.6.3 與混合強化模型結(jié)果對比43-44
• 2.6.4 對比結(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設計84-88
• 4.2.1 試件設計84-85
• 4.2.2 試驗加載裝置85-87
• 4.2.3 試驗測量方法87-88
• 4.2.4 試驗加載制度88
• 4.3 試驗現(xiàn)象88-92
• 4.3.1 NLSD-F-20 試驗現(xiàn)象89-90
• 4.3.2 NLSD-F-45 試驗現(xiàn)象90-91
• 4.3.3 NLSD-F-60 試驗現(xiàn)象91-92
• 4.4 試驗結(jié)果分析92-101
• 4.4.1 試驗現(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105-111
• 致謝111

【參考文獻】

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本文編號：670277