全钢装配式屈曲约束支撑有限元分析及试验对比

基于Q195全钢装配式屈曲约束支撑抗震性能试验的研究成果,采用ABAQUS有限元软件对试验构件进行数值分析,对屈曲约束支撑芯材采用金属双线性随动硬化模型,得到的有限元分析结果与试验结果接近。最后通过改变屈曲约束支撑的间厚比、宽厚比、材性和长细比,研究其对全钢装配式屈曲约束支撑耗能性能的影响,分析结果表明:随着芯材间厚比的增加,试件荷载-位移曲线振荡加剧;随着芯材宽厚比的增大,试件进入塑性后的荷载-位移曲线越平缓;以Q195钢为芯材的屈曲约束支撑滞回性能比Q235B钢好;随着芯材弱轴方向长细比的增大,试件的刚度在弹性段和塑性段均减小。     

缀板式钢管混凝土组合柱框架有限元分析

为研究缀板式方钢管混凝土组合柱框架的抗震耗能能力,基于三榀框架试验所验证的有限元模型,在不改变材料本构及各不同构件的参数设置,采用ABAQUS有限元软件建立不同构造形式的框架模型,通过有限元软件得到框架的应力云图及荷载-位移曲线,研究框架在低周水平往复荷载作用下滞回性能.模拟结果表明,不同构造形式下框架钢梁发生了屈曲扭...     

考虑屈曲影响的钢筋滞回本构模型

钢筋在拉压循环荷载作用下,会产生受压屈曲现象,其应力-应变曲线呈现受压应力软化效应,传统的钢筋滞回本构模型无法对其进行描述。在Bouc-Wen模型基础上进行修正,引入屈服后刚度比调整公式,建立考虑屈曲影响的钢筋滞回本构模型,并结合Newton-Raphson迭代法给出模型详细计算流程,该模型能够同时描述刚度退化、强度退化以及受压应力软化效应等钢筋滞回特性。模型滞回特性由7个基本参数进行控制,根据所收集的钢筋单轴拉压循环试验数据,采用遗传算法对其进行参数识别。之后考虑钢筋长细比、屈服强度以及强屈比的影响,对参数识别结果进行拟合,给出各控制参数计算公式。最后通过与试验结果进行对比,验证了所提模型的有效性。     

冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件局部屈曲滞回性能研究

利用经试验验证的冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件ABAQUS有限元模型对板件宽厚比和轴压比对其在常轴力、低周往复荷载作用下的屈曲和滞回性能影响进行分析.分析结果表明,宽厚比、轴压比对于构件初始刚度影响较小;构件屈曲后,宽厚比、轴压比越大,对构件滞回性能影响越显著.冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件发生局部屈曲破坏仍具有良好的滞回性能和抗震性能.     

考虑屈曲影响的复合钢筋低周疲劳性能研究

当钢筋混凝土结构承受地震作用时，关键部位的纵向钢筋易发生屈曲进而加速发生疲劳破坏。为评估屈曲对复合钢筋低周疲劳性能的影响，开展4种长细比的复合钢筋低周疲劳试验，获得其应力-应变滞回曲线。在此基础上，分析屈曲对复合钢筋滞回曲线形态、应力应变性能及耗能能力的影响。通过OpenSees实现了考虑屈曲影响的复合钢筋低周疲劳性能的数值模拟。结果表明：当复合钢筋长细比大于9时，滞回曲线明显捏拢；峰值压应力随加载圈数增加呈下降趋势，应变幅增加显著提高峰值压应力的下降速率；屈曲降低滞回环的耗能能力和复合钢筋的疲劳寿命，对复合钢筋的疲劳性能产生较大的不利影响；提出的数值分析模型可以有效地模拟屈曲引起的峰值拉压应力不对称的特性。     

不同参数对方钢管混凝土柱滞回耗能的影响

方钢管混凝土柱（CFST,Concrete Filled Square Steel Tubular）抗震性能优越,影响其抗震性能的参数有：长细比、轴压比、幅厚比,且这种影响是相互耦合的.通过正交比较分析的方法,利用有限元软件ABAQUS对19根CFST进行数值模拟分析,研究了不同参数对CFST滞回耗能的影响.总体上CFST在低周反复水平荷载作用下滞回曲线饱满,在柱屈服以后承载力并没有明显的下降.CFST具有良好的耗能能力,抗震性能优越.幅厚比对CFST滞回耗能影响最大,轴压比次之,长细比在一定范围内有一定的影响.     

波浪腹板连接的双核防屈曲支撑承载力及滞回性能研究

提出一种用波浪腹板连接的双内核防屈曲支撑(简称CW-BRB)。CW-BRB由浪腹板连接两个内置一字板 内核的全钢约束矩形钢管组成,且两个一字板内核在伸出外围约束构件端头前后均通过肋板加强形成H形截面 ,整体外围约束的抗弯刚度及内核端部强度均获得极大改善,承载力设计效益显著提高。首先,简要介绍波 浪腹板剪切变形对CW-BRB弹性屈曲荷载的影响,为计算其约束比或正则化长细比提供依据。其次,重点研究 CW-BRB受力性能,通过建立CW-BRB的壳单元模型,分析其单调加载承载力与反复拉压荷载作用下的滞回性能 ,研究约束比变化对其受力性能与破坏机理的影响。最后,设计了1根单波浪腹板和1根双波浪腹板连接的 CW-BRB进行反复加载滞回性能试验研究,并采用壳单元及壳单元位移耦合技术建立CW-BRB试验试件的精细化 有限元模型,进行反复拉压荷载作用下的滞回性能数值模拟分析。试验结果与有限元计算结果吻合较好。     

核心型钢混凝土柱的滞回性能数值分析

在考虑型钢和箍筋对混凝土的约束机制基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了适用于核心型钢混凝土柱的有限元分析模型。通过对比滞回性能数值分析结果与试验结果,验证了该有限元模型的合理性和准确性,并基于该有限元模型探究了轴压比、纵筋配筋率、体积配箍率、含钢率和型钢截面形式对核心型钢混凝土柱滞回性能的影响。     

火灾后型钢混凝土柱滞回性能试验及有限元分析

为探究火灾后型钢混凝土柱的滞回性能,进行了4个型钢混凝土柱的火灾后低周往复试验,试验考虑受火时间和轴压比两个参数,得到了试件的破坏模式、荷载-位移曲线、骨架曲线和延性。同时,运用ABAQUS软件建立了计算模型进行有限元分析,分析结果与试验数据吻合较好。试验成果和模型可为火灾后型钢混凝土柱滞回性能研究提供参考。     

矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合柱非线性屈曲性能研究

为研究矩形钢管混凝土翼缘的H型蜂窝组合柱(STHCC)的整体稳定性能,以套箍系数、试件长度、名义长细比、混凝土强度等级及截面尺寸为控制参数,设计了30根不同参数的STHCC试件。基于简化的钢材本构模型及考虑套箍效应的混凝土非线性本构模型,利用ABAQUS有限元软件建立19根钢管混凝土柱(CFST)的有限元模型,引入初始缺陷(特征值屈曲一阶模态的1/1 000),开展试件的非线性屈曲分析,将有限元数值解与试验数据进行对比,两者吻合较好,验证了有限元建模方法的合理性。基于此开展30根STHCC试件非线性屈曲分析,提取相应的荷载-位移曲线,考察屈曲荷载随套箍系数、试件长度、名义长细比、混凝土强度等级及截面尺寸的变化规律。结果表明:套箍系数及试件长度对轴压长柱的稳定承载力影响更加明显。最后,依据有限元数值解建立考虑初始缺陷情况下STHCC组合长柱的稳定承载力计算表达式,提出该类轴压长柱的设计方法与设计建议。     

GFRP管约束混凝土短柱滞回性能的有限元分析

利用有限元软件ABAQUS建立了GFRP管约束混凝土短柱的有限元模型,得到了有无GFRP管约束混凝土柱、轴压比、管壁厚度、长细比、混凝土强度等级等不同因素对构件滞回性能的影响规律。研究表明:GFRP管改善了核心混凝土的强度和变形能力,提高了柱的延性和耗能能力,抗震性能明显提高。     

配置斜向钢筋的高强混凝土扁柱抗震性能研究

为研究高层建筑转换梁节点上扁柱的抗震性能,进行了3个1∶4缩尺模型的低周反复加载试验,对其破坏形态、滞回曲线、极限承载力及延性进行了分析。在试验基础上,利用ABAQUS软件对试件进行了有限元分析;详细讨论了有限元模型的建立、模型材料参数的定义以及斜向钢筋的影响。结果表明:轴压的增大提高了试件的极限承载力,同时也减小了构件的延性;构件荷载-位移滞回曲线饱满,具有较好的耗能能力;在相关参数合理设置的前提下,ABAQUS混凝土损伤塑性模型可用于钢筋混凝土构件的滞回分析;斜向钢筋增加了试件的极限承载力,但位移延性没有明显变化。     

考虑低周疲劳效应的圆管截面钢支撑现象滞回模型

通过ABAQUS分析软件对一系列不同长细比、径厚比圆管截面钢支撑的压屈承载力、非线性屈曲平衡路径、卸载-再加载路径及损伤进行计算和统计,并选取典型构件计算结果与现有试验结果进行了对比,证明了有限元模型的准确性。通过统计的数值数据及现有的试验数据,拟合了简单、有效的圆管截面钢支撑现象滞回模型。该模型采用Coffin-Manson公式和Miner线性累积法则进行支撑低周疲劳损伤预测,建立了材料强度折减与疲劳损伤的相关公式,可以考虑支撑在滞回过程中的一些复杂非线性行为,如受拉屈服、受压非线性屈曲、包辛格效应及低周疲劳效应引起的材料强度折减和断裂等。该模型预测的支撑滞回曲线和累积能量耗散曲线与现有试验和校正的有限元模型的计算结果吻合较好,且计算耗时大幅缩减,适用于圆管截面钢支撑结构的非线性分析。     

考虑局部屈曲影响的H形钢构件在双向压弯作用下的滞回性能研究

由于地震作用是多维的,结构构件在地震作用下将会受到双向弯矩作用,而构件在一个主轴方向的屈服或屈曲会给构件在另一主轴方向的各项性能带来退化。针对H形截面钢构件,设计了一种由万向铰与三个跟动装置组成的三维加载系统,对11个不同宽厚比、轴压比和加载方向组配下的大宽厚比H形截面钢构件进行了双向压弯的滞回试验研究,考察了其破坏模态、滞回曲线及耗能能力等滞回性能。采用ABAQUS软件建立了有限元模型,采用试验结果进行了校核。最后基于试验和有限元分析结果,分析了扭转效应对试件的影响特性。研究结果表明,板件的局部屈曲和塑性变形的相关作用是影响试件滞回响应的重要因素,而影响效果主要取决于板材宽厚比、轴压比和加载方向的耦合作用;扭转效应对所设计的试件影响较小。     

考虑低周疲劳效应的圆管截面钢支撑现象滞回模型

通过ABAQUS分析软件对一系列不同长细比、径厚比圆管截面钢支撑的压屈承载力、非线性屈曲平衡路径、卸载 再加载路径及损伤进行计算和统计，并选取典型构件计算结果与现有试验结果进行了对比，证明了有限元模型的准确性。通过统计的数值数据及现有的试验数据，拟合了简单、有效的圆管截面钢支撑现象滞回模型。该模型采用Coffin-Manson公式和Miner线性累积法则进行支撑低周疲劳损伤预测，建立了材料强度折减与疲劳损伤的相关公式，可以考虑支撑在滞回过程中的一些复杂非线性行为，如受拉屈服、受压非线性屈曲、包辛格效应及低周疲劳效应引起的材料强度折减和断裂等。该模型预测的支撑滞回曲线和累积能量耗散曲线与现有试验和校正的有限元模型的计算结果吻合较好，且计算耗时大幅缩减，适用于圆管截面钢支撑结构的非线性分析。     

冷弯型钢受弯构件局部屈曲滞回性能分析

为研究冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件局部屈曲滞回性能,采用有限元软件Abaqus的塑性壳单元建立了有限元滞回分析模型,考虑了几何和材料非线性,通过与试验结果比较表明有限元模型是正确可行的.采用有限元模型对CUFSM软件所选取腹板宽厚比为210、230、250的三种冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件在低周反复荷载作用下的滞回性能进行分析.结果表明随着腹板宽厚比的增加,构件的极限承载力逐渐减少、延性逐渐降低、刚度退化一致且较快.研究结果对冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件的工程应用以及钢结构抗震设计规范具有一定的参考作用.     

冷弯型钢受弯构件局部屈曲滞回性能分析

为研究冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件局部屈曲滞回性能,采用有限元软件Abaqus的塑性壳单元建立了有限元滞回分析模型,考虑了几何和材料非线性,通过与试验结果比较表明有限元模型是正确可行的.采用有限元模型对CUFSM软件所选取腹板宽厚比为210、230、250的三种冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件在低周反复荷载作用下的滞回性能进行分析.结果表明随着腹板宽厚比的增加,构件的极限承载力逐渐减少、延性逐渐降低、刚度退化一致且较快.研究结果对冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受弯构件的工程应用以及钢结构抗震设计规范具有一定的参考作用.     

考虑局部屈曲影响的H形钢构件在双向压弯作用下的滞回性能研究

由于地震作用是多维的,结构构件在地震作用下将会受到双向弯矩作用,而构件在一个主轴方向的屈服或屈曲会给构件在另一主轴方向的各项性能带来退化。针对H形截面钢构件,设计了一种由万向铰与三个跟动装置组成的三维加载系统,对11个不同宽厚比、轴压比和加载方向组配下的大宽厚比H形截面钢构件进行了双向压弯的滞回试验研究,考察了其破坏模态、滞回曲线及耗能能力等滞回性能。采用ABAQUS软件建立了有限元模型,采用试验结果进行了校核。最后基于试验和有限元分析结果,分析了扭转效应对试件的影响特性。研究结果表明,板件的局部屈曲和塑性变形的相关作用是影响试件滞回响应的重要因素,而影响效果主要取决于板材宽厚比、轴压比和加载方向的耦合作用;扭转效应对所设计的试件影响较小。     

钢结构仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能试验研究及有限元分析

为研究矩形钢管柱长细比和轴压比对仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能的影响,现对4个缩 尺比例为1∶1.5钢结构带斗栱檐柱进行了低周反复荷载试验,得到了各试件的滞回特性、刚度 和强度退化、位移延性及耗能性能,分析了檐柱的破坏形态和连接区应变分布。由试验研究结 果可知,试件破坏主要是由栌斗自身焊缝开裂、矩形钢管柱两侧根部翼缘与腹板连接处焊缝开 裂及翼缘与水平加劲环连接处热影响区母材拉裂造成的;试件滞回曲线饱满,连接区栌斗和矩 形钢管柱根部塑性变形充分;刚度和强度退化小,破坏时试件的位移延性系数及等效黏滞阻尼 系数均较高,表现了优越的变形及耗能性能。在试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立试件 三维模型,进行了轴压比、长细比等参数对其力学性能影响的参数分析。试验及数值模拟结果 表明：随轴压比增大,试件的弹性刚度变化不大,但延性均有不同程度的降低;增大长细比, 试件的延性提高,但水平承载力降低。     

腹板开椭圆孔耗能支撑滞回性能试验研究

为了研究腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能,进行了3个支撑试件的低周往复加载试验,研究支撑长细比和耗能腹板长度对这种支撑耗能能力和滞回性能的影响,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数、等效黏滞阻尼比等。试验结果表明：在低周往复荷载作用下,腹板开椭圆孔耗能支撑依靠腹板开孔板件进入塑性耗散能量。耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,初始刚度较高。孔间板件断裂破坏导致耗能支撑试件失效,试件呈现延性破坏。试验过程中,中部工字钢保持弹性状态,没有进入塑性。相同长细比下耗能腹板的长度越长,耗能支撑滞回曲线越饱满,变形能力、承载能力和等效黏滞阻尼比越大。建立了ABAQUS有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好,可以有效模拟腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能。