【摘要】：目的:鋼框架焊接梁柱節(jié)點(diǎn)在地震作用下往往容易產(chǎn)生脆性裂紋,裂紋的發(fā)展和損傷累積將導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)延性降低,發(fā)生脆性斷裂。本文旨在探究節(jié)點(diǎn)在地震往復(fù)荷載作用下的損傷性能,分析其主要影響因素,提出有效的損傷評估模型,為后續(xù)節(jié)點(diǎn)損傷數(shù)值模擬提供基礎(chǔ),為鋼框架的抗震設(shè)計(jì)提供參考。創(chuàng)新點(diǎn):1.通過足尺節(jié)點(diǎn)試驗(yàn),分析加載幅值、加載歷程和荷載峰值對節(jié)點(diǎn)損傷性能的影響;2.基于試驗(yàn)結(jié)果,標(biāo)定并驗(yàn)證3種經(jīng)驗(yàn)損傷演化模型,提出基于疲勞斷裂力學(xué)的節(jié)點(diǎn)損傷評估模型。方法:1.通過對9個足尺梁柱節(jié)點(diǎn)試件開展往復(fù)加載試驗(yàn),包括5種變幅加載制度及4種常幅加載制度,分析加載幅值、加載歷程和荷載峰值對節(jié)點(diǎn)損傷性能的影響;2.基于試驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)節(jié)點(diǎn)損傷特點(diǎn),在能量模型基礎(chǔ)上,推導(dǎo)并擬合適用于節(jié)點(diǎn)循環(huán)加載的雙參數(shù)損傷演化方程,并與其他模型進(jìn)行比較,以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性;3.結(jié)合疲勞和延性斷裂理論,依據(jù)損傷機(jī)理,定義"有效塑性應(yīng)變"量化損傷過程,并以疲勞裂紋發(fā)展公式為基礎(chǔ),推導(dǎo)適用于計(jì)算在極低周循環(huán)荷載下節(jié)點(diǎn)損傷過程的損傷演化方程。結(jié)論:1.加載跨幅對節(jié)點(diǎn)性能影響較小;加載歷程的影響與歷程中峰值位移循環(huán)次數(shù)密切相關(guān);突發(fā)性的強(qiáng)峰值對節(jié)點(diǎn)造成的損傷最大。2.節(jié)點(diǎn)損傷過程為冪函數(shù)形式;通過比較表明,在能量模型基礎(chǔ)上推導(dǎo)出的適用于節(jié)點(diǎn)循環(huán)加載的雙參數(shù)損傷演化方程,相對于單參數(shù)線性模型,能夠更準(zhǔn)確模擬節(jié)點(diǎn)在極低周循環(huán)下的損傷過程。3.基于疲勞斷裂力學(xué)理論的損傷演化方程物理意義明確,能夠描述節(jié)點(diǎn)循環(huán)損傷試驗(yàn)中所表現(xiàn)出的加速損傷及"損傷拐點(diǎn)"特征。
[Abstract]:Aim: it is easy to produce brittle crack in welded Liang Zhu joints of steel frame under earthquake. The development and damage accumulation of cracks will lead to the reduction of ductility and brittle fracture of joints. The purpose of this paper is to investigate the damage performance of joints under seismic reciprocating loads, to analyze the main influencing factors, to put forward an effective damage assessment model, to provide a foundation for numerical simulation of joint damage and to provide a reference for the seismic design of steel frames. Innovation: 1. Through full-scale joint test, the effects of loading amplitude, loading history and load peak value on the damage performance of the joint are analyzed. 2. Based on the experimental results, three kinds of empirical damage evolution models are calibrated and verified, and a joint damage assessment model based on fatigue fracture mechanics is proposed. Methods: 1. Through the reciprocating loading tests on 9 full-scale Liang Zhu joint specimens, including five variable amplitude loading systems and four constant amplitude loading systems, the effects of loading amplitude, loading history and load peak value on the damage performance of joints are analyzed. 2. Based on the experimental results and according to the damage characteristics of the nodes, the two-parameter damage evolution equation suitable for cyclic loading of nodes is derived and fitted on the basis of the energy model, and compared with other models to verify its accuracy. 3. Combined with the theory of fatigue and ductile fracture, according to the damage mechanism, the quantitative damage process of "effective plastic strain" is defined, and the fatigue crack development formula is used as the basis. The damage evolution equation is derived for calculating the damage process of nodes under extremely low cyclic loads. Conclusion: 1. The effect of loading span amplitude on node performance is small; the influence of loading history is closely related to the number of peak displacement cycles in the history; the damage caused by sudden strong peak value is the biggest. 2. 2. The damage process of nodes is in the form of power function. Compared with the single parameter linear model, the two-parameter damage evolution equation derived on the basis of the energy model can more accurately simulate the damage process of the node under the extremely low cycle. The physical meaning of the damage evolution equation based on fatigue fracture mechanics theory is clear, and it can describe the accelerated damage and "damage inflection point" characteristic in cyclic damage test of nodes.
【作者單位】： College
【基金】：Project supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.51708549,51678339,and 51378289)
【分類號】：TU391

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