本文關(guān)鍵詞：大跨立體拱桁架的累積損傷試驗(yàn)與模擬分析　出處：《太原理工大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著社會(huì)發(fā)展，大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在公共建筑中得到廣泛應(yīng)用，而大量震害表明，這類結(jié)構(gòu)在災(zāi)難性地震作用下可能會(huì)發(fā)生低周疲勞累積損傷破壞，形成對(duì)大量生命與財(cái)產(chǎn)的潛在威脅，因此，對(duì)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)累積損傷的研究成為當(dāng)前的熱點(diǎn)課題。本文以鋼管拱桁架結(jié)構(gòu)模型為研究對(duì)象，，從模型試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬方面對(duì)累積損傷破壞過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)研究。首先對(duì)拱桁架模型進(jìn)行了豎向循環(huán)荷載作用下的低周疲勞試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出了基于能量耗散的損傷評(píng)估模型；然后根據(jù)能量損傷原理改進(jìn)了應(yīng)變和比能的材料損傷模型，利用ABAQUS軟件開(kāi)發(fā)了耦合損傷混合硬化材料子程序；最后對(duì)拱桁架模型進(jìn)行了累積損傷的數(shù)值模擬。主要的工作及研究成果如下： 1、在國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行了跨度6m、矢跨比分別為0.2、0.3、0.4的鋼管拱桁架結(jié)構(gòu)低周疲勞試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)得到了結(jié)構(gòu)的滯回曲線、骨架曲線、耗能能力、延性性能和剛度退化等抗震性能。結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)的塑性應(yīng)變和損傷主要集中在節(jié)點(diǎn)處，并首先在節(jié)點(diǎn)處發(fā)生破壞，可見(jiàn)節(jié)點(diǎn)的損傷在拱桁架結(jié)構(gòu)整體中具有主導(dǎo)地位；出現(xiàn)裂縫的節(jié)點(diǎn)會(huì)在5—6個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生斷裂，同時(shí)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、耗能能力會(huì)大幅度下降。 2、根據(jù)損傷力學(xué)基本理論，提出了一種基于能量耗散的損傷評(píng)估模型。運(yùn)用該評(píng)估模型和公認(rèn)的3種損傷評(píng)估模型對(duì)拱桁架結(jié)構(gòu)累積損傷發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明：本文的損傷模型不僅能反應(yīng)結(jié)構(gòu)損傷的變化規(guī)律，而且更能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)在裂縫出現(xiàn)、擴(kuò)展和斷裂時(shí)損傷的影響。 3、為了便于應(yīng)變和比能的材料損傷模型在實(shí)際中的應(yīng)用，根據(jù)能量損傷原理，通過(guò)引入三軸函數(shù)對(duì)該模型進(jìn)行了改進(jìn)，利用ABAQUS軟件將改進(jìn)的材料損傷模型編入用戶子程序（UMAT），開(kāi)發(fā)了應(yīng)用于實(shí)體單元的耦合損傷混合硬化材料子程序。 4、以矢跨比0.2拱桁架模型為例，首次利用實(shí)體單元建立了相貫節(jié)點(diǎn)的整體結(jié)構(gòu)有限元模型。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較得出：塑性應(yīng)變較小時(shí)，材料損傷對(duì)結(jié)構(gòu)影響較��；隨著塑性應(yīng)變的深入發(fā)展，材料累積損傷效應(yīng)產(chǎn)生的影響逐漸增大，計(jì)算中若不考慮這一影響因素就會(huì)導(dǎo)致高估結(jié)構(gòu)承載能力，使結(jié)構(gòu)存在一定的安全隱患；模擬產(chǎn)生的裂紋和結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)，與試驗(yàn)結(jié)果一致。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O346.5

【參考文獻(xiàn)】

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