中性盐雾腐蚀钢板的滞回性能试验

为研究中性盐雾环境下不同腐蚀程度钢板的滞回性能变化规律,通过人工喷洒盐雾加速腐蚀方法,获得了不同腐蚀程度下钢板试件;然后对每组试件进行循环加载试验并得到滞回曲线,分析其滞回性能;同时采用Ramberg-Osgood模型拟合钢材的循环骨架曲线,并分析其系数变化规律;最后基于首次加载准则,卸载准则,循环骨架准则,再加载曲线准则等建立了钢材滞回本构模型.试验结果表明:在循环荷载作用下,钢材出现循环硬化、峰值点指向效应等现象;应用Ramberg-Osgood模型拟合效果较好;随着腐蚀程度增加,钢材各力学性能指标均出现下降,延性劣化加重,且钢材循环强化系数呈现减小的趋势,而循环强化指数变化规律不明显;模型与试验结果吻合较好.     

组合梁钢筋混凝土柱框架结构力学性能非线性有限元分析

基于Opensees地震工程数值模拟平台,实现了组合梁钢筋混凝土柱单层单跨平面框架结构在单调水平荷载作用下骨架曲线的有限元模拟,并与相关试验结果进行对比分析.数值模型中,混凝土采用修正的Kent-Park模型,钢材采用理想弹-塑性模型,并采用位移增量法控制加载.基于此,对影响此类框架结构P-Δ曲线的因素进行了参数分析,抗震性能良好.     

钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明：混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。     

基于三维单元的多层钢管混凝土框架非线性有限元分析

钢管混凝土能够充分发挥钢材和混凝土的特点,在实际工程中的应用越来越广泛.本文采用有限元软件ABAQUS对多层钢管混凝土框架进行三维有限元数值模拟,考虑材料及几何非线性,分析了钢管混凝土框架在单调加载下的荷载-位移全过程,探讨了采用该方法时的建模、核心混凝土及钢材本构模型的选取、钢管与混凝土之间的界面处理等关键问题,数值模拟结果和试验结果总体上吻合良好.     

平端板连接半刚性梁柱组合节点的弯矩-转角模型

目的研究半刚性连接弯矩-转角关系,为半刚性组合框架设计提供依据.方法采用连接弯矩-转角关系的数学模型模拟方法,并利用4个平端板连接半刚性梁柱组合节点的拟动力试验和低周反复荷载试验的结果进行验证.结果给出了平端板连接半刚性梁柱组合节点弯矩-转角关系的模型,包括单调加载和循环加载模型.在单调荷载作用下,连接的弯矩-转角关系曲线有三线性和幂函数两种形式;在循环荷载作用下,给出的连接滞回模型同样包含两种形式：第一种,骨架曲线采用与单调荷载作用下相同的三线性形式,滞回曲线采用最大点指向形式;第二种,骨架曲线采用与单调荷载作用下相同的三参数幂函数形式,而滞回曲线同前.结论与现有试验数据的比较表明,给出的平端板连接弯矩-转角关系模型与试验结果吻合较好,可供工程设计使用.     

钢材的低周疲劳特性及双曲面本构模型的改进

为合理评估钢结构的地震损伤,研究结构钢的塑性变形与低周疲劳之间的耦合关系以及循环软化特性.通过对Q345qC钢材进行高应变反复加载试验,获得了相应的低周疲劳破坏和循环软化特性.通过研究承载力下降与塑性耗能密度之间的关系及对边界面进行缩放和移动,将循环软化特征引入材料的本构关系模型.在此基础上,采用改进后的本构关系模型对钢桥墩进行了反复荷载作用下的力学行为分析,讨论了循环软化对构件承载能力的影响.结果表明:Q345钢材具有较好的延性和较强的抗低周疲劳性能,试验未发现钢材塑性变形与低周疲劳之间存在明显的相关性;循环软化特征在较大的塑性应变状态下表现得更明显,修正后的双曲面本构关系模型可以较好地模拟钢材循环软化行为;考虑材料循环软化效应后,钢桥墩在反复荷载或地震作用下的承载力略有降低.     

混凝土卸载及再加载的一种综合模型

混凝土的反复加载应力-应变曲线不仅包括骨架曲线,还包括卸载及再加载曲线。混凝土本构曲线上所有开始卸载的点联线基本上接近于单调加载的应力-应变曲线,因此单调加载曲线方程可以用作骨架曲线方程。混凝土卸载及再加载的模型有直线式、折线式和曲线式等。本文对几种混凝土卸载及再加载模型进行了比较,并在此基础上提出了一种卸载及再加载的综合模型,这种模型采用曲线的卸载方程和直线的再加载方程。通过一个算例分析,指出了用该模型计算出的荷载-位移曲线与试验曲线最为接近,是一种有效且简单易用的卸载及再加载模型。     

建筑用热轧奥氏体304不锈钢管力学性能

为了解热轧无缝不锈钢管材料性能,分别对取材自奥氏体304 Φ216×16 mm热轧不锈钢管的光滑和缺口圆棒试件进行单调和循环加载两类试验,获取了应力-应变关系及基本材料参数,得到滞回和骨架曲线,标定钢材循环强化参数,并观察了断面微观破坏特征．研究表明:国产热轧不锈钢管加工工艺对中厚管材性影响不大;奥氏体304不锈钢在循环荷载作用下具有良好强化效应和耗能性能;宜采用随动-等向混合强化材料模型描述其行为,所标定循环强化参数可用于复杂应力状态下的数值模拟;不锈钢材微观破坏特征异于普通低合金或低碳钢．     

装配式剪力墙预留弯钩钢筋低周反复荷载下搭接长度研究

为研究装配式剪力墙竖向接缝处新型预留弯钩钢筋在地震作用下的搭接性能,基于本课题组已有单调一次加载下的研究成果,利用ANSYS软件采用分离式建模方法,确定低周反复荷载下的粘结滑移本构关系和加载制度,进行不同钢筋直径和混凝土等级下低周反复加载数值计算分析。结果表明,与单调一次加载相比,低周反复荷载下的预留弯钩钢筋搭接长度增加超过30%。不同钢筋直径和混凝土等级下,考虑抗震要求的预留弯钩钢筋的可靠搭接长度都接近0.9labE。     

被动消能混合式交错桁架单元滞回性能有限元分析

为了增强交错桁架耗能能力,可在桁架单元的斜腹杆上设置摩擦耗能器,形成被动消能交错桁架结构。采用有限元软件ANSYS12.1分析摩擦耗能器在不同摩擦系数、螺栓孔长以及螺栓等级下的荷载位移关系,并将摩擦耗能器的荷载-位移关系转化为等效应力-应变关系,定义到斜腹杆上的等效耗能器单元的材料本构关系中,对被动消能桁架单元进行水平方向循环加载,得到各桁架单元的滞回曲线、骨架曲线以及耗能能力图。有限元分析结果表明:摩擦系数使耗能器的滑移力达到斜腹杆屈曲荷载的96%时,结构的耗能能力最好;耗能器孔长越大,桁架的耗能能力和延性越好,滑移量达到桁架节间距的1%时,延性系数可满足一般框架的抗震要求;螺栓等级越高,其预紧力越稳定,桁架耗能能力越好。     

预应力双高混凝土梁弹塑性分析

为研究高强钢筋高强混凝土预应力梁的数值模拟方法,以基于Canny中的ms模型对3根采用C80级混凝土,1860级钢绞线和HRBF500的不同换算配筋率的预应力梁构件进行了数值模拟.先选取合理的材料本构关系及参数,得到滞回曲线,骨架曲线,能量耗散曲线等,再对得到的试验数据进行比较,可知基于力的纤维模型梁柱单元能够较好的模拟预应力梁在低周反复作用力下的受力情况.     

某外廊式框架ABAQUS拟静力模拟对比分析

目的研究外廊式钢筋混凝土框架的滞回曲线、耗能性能、延性、刚度退化等抗震性能．方法针对2008年汶川地震中某外廊式框架做ABAQUS拟静力分析,建立合理的有限元模型,对已有的试验结果进行对比及验证,并进一步分析该外廊式框架的抗震性能．结果试件在模拟的最后时刻,应力云纹均大量分布在柱子的顶端和底端,滞回曲线均较为饱满,峰值承载力具有对称性,最大承载力在150kN左右,且与试验结果类似;骨架曲线也呈现出典型的纯框架特征,在达到极限承载力后平缓下降至最大承载力的85％;整体结构的刚度也在最后时刻下降到初始刚度的14％,耗能随着循环次数的增加而增加．结论该模型的有限元模拟的破坏位置与试验过程相类似;滞回曲线除了黏结滑移效应以外其他情况与实测情况具有较高的拟合度;骨架曲线表现出良好的延性,刚度也呈现出逐渐退化的特征,同时该结构具有较强的耗能能力．     

600 MPa级钢筋混凝土十字形柱抗震性能试验研究与恢复力特性分析

针对7个配置600 MPa级钢筋的十字形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋、箍筋应变曲线。研究结果表明：各试件的滞回曲线饱满,对称性较好,具有良好的耗能能力;配箍率增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;轴压比增大,试件的承载力增大,耗能能力提高,刚度退化加快;与配置HRB500钢筋的试件相比,配置600 MPa级钢筋的试件峰值荷载较大,塑性变形能力增强,但其耗能能力降低。基于ABAQUS软件对试件进行有限元分析,模拟结果与试验结果符合较好。     

循环荷载下考虑滞回效应的混凝土损伤模型

针对高混凝土坝地震过程中复杂的材料非线性问题,建立循环荷载下考虑滞回效应的混凝土损伤模型。模型分别选取符合混凝土实际变形特性的拉伸与压缩骨架线以考虑材料拉压异性,骨架线中含有软化段系数以适应试验结果的离散性。采用不依赖于骨架线形状的滞回效应加卸载特征点表达式,搭建能够反映混凝土循环荷载作用下软化段滞回效应的卸载路径与重新加载路径,并建议设立残余应变临界值解决残余塑性应变与卸载应变比值随应变增长的持续发散问题。模型将复杂多轴问题转化至单轴等效应变空间中求解,计算参数少,数学表达式简单,并通过混凝土循环荷载试验与Koyna重力坝的震害模拟验证了模型在非线性问题求解上的正确性与高效性。     

Cyclic constitutive equations of rock with coupled damage induced by compaction and cracking

In this paper, the cyclic constitutive equations were proposed to describe the constitutive behavior of cyclic loading and unloading. Firstly, a coupled damage variable was derived, which contains two parts, i.e., the compaction-induced damage and the cracking-induced damage. The compaction-induced damage variable was derived from a nonlinear stress–strain relation of the initial compaction stage, and the cracking-induced damage variable was established based on the statistical damage theory. Secondly, based on the total damage variable, a damage constitutive equation was proposed to describe the constitutive relation of rock under the monotonic uniaxial compression conditions, whereafter, the application of this model is extended to cyclic loading and unloading conditions. To validate the proposed monotonic and cyclic constitutive equations, a series of mechanical tests for marble specimens were carried out, which contained the monotonic uniaxial compression (MUC) experiment, cyclic uniaxial compression experiments under the variable amplitude (CUC-VA) and constant amplitude (CUC-CA) conditions. The results show that the proposed total damage variable comprehensively reflects the damage evolution characteristic, i.e., the damage variable firstly decreases, then increases no matter under the conditions of MUC, CUC-VA or CUC-CA. Then a reasonable consistency is observed between the experimental and theoretical curves. The proposed cyclic constitutive equations can simulate the whole cyclic loading and unloading behaviors, such as the initial compaction, the strain hardening and the strain softening. Furthermore, the shapes of the theoretical curves are controlled by the modified coefficient, compaction sensitivity coefficient and two Weibull distributed parameters.     

型钢混凝土复合受扭构件抗震性能试验研究

通过对3个十字型钢混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢混凝土柱在复合扭矩作用下的抗震性能;观察试件的受力过程和破坏特征,分析试件的扭矩-扭率滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力等力学特性,并探讨轴压比、扭弯比等参数对型钢混凝土复合受扭构件抗震性能的影响。试验表明,型钢混凝土柱的骨架曲线下降段较为平缓,其他各项抗震性能指标均较优异,总体上表现出良好的抗震性能;随着轴压比和扭弯比的增大,试件的受扭承载力提高,但延性和耗能能力下降,对抗震不利。     

砌体受压应力-应变关系

通过一个细观模型,从细观层次上分析了砌体在单调受压荷载作用下的损伤破坏机制,解释砌体受压应力-应变关系的非线性和应变软化,根据能量原理,建立了砌体轴心受压时的损伤本构关系模型,提出一类损伤函数表达式,利用应力-应变曲线特征条件和标准试件强度值确定模型参数,分析得出应力-应变关系仅与砌体的峰值点割线弹性模量与原点切线弹性模量有关,该式能反映砌体受压试验所表现的特征,与已有受压结果相比较,结果吻合良好.     

钢管混凝土剪力墙钢板耗能键的参数设计

为了分析钢板耗能键的厚度、布置间距和跨高比对钢管混凝土剪力墙的影响,通过采用ABAQUS有限元分析软件,在低周往复荷载下,建立与试验对应的有限元模型.对不同参数试件进行了数值模拟分析,得出了不同参数的应力云图及骨架曲线.结果表明,钢管混凝土剪力墙的承载力和刚度与钢板耗能键的厚度、布置数量成正比,与跨高比成反比;该组合结构的延性随钢板耗能键厚度的增加、布置数量的增多而减小,随跨高比的增大而提高,为工程实践的参数设计提供了参考.