[發(fā)明專利]一種自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回性能分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310391960.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN103440383A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周臻;王維影;何賢亭;吳京;王春林;孟少平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06F19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回性能分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1）建立自復(fù)位屈曲約束支撐概念模型：

首先將自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回特征分解為如下兩部分：通過循環(huán)往復(fù)變形耗能的屈曲約束支撐部分和提供彈性恢復(fù)力的自復(fù)位部分；

將一個(gè)第一彈簧與流變?cè)⒙?lián)后再與一個(gè)第二彈簧串聯(lián)，來模擬自復(fù)位屈曲約束支撐的耗能部分，用所述第一彈簧的剛度來模擬核心板的屈服后剛度，用所述第二彈簧的剛度來模擬核心板的初始彈性剛度，用所述流變?cè)奈灰苼砟M核心板屈服后的塑性位移；用一個(gè)第三彈簧來模擬自復(fù)位屈曲約束支撐的自復(fù)位部分，用所述第三彈簧的剛度來模擬自復(fù)位部分啟動(dòng)前的初始剛度和啟動(dòng)后的剛度；

2）通過支撐所用鋼材材性試驗(yàn)、預(yù)應(yīng)力筋材性試驗(yàn)和核心板循環(huán)往復(fù)試驗(yàn)確定自復(fù)位屈曲約束支撐的如下參數(shù)：支撐加載位移時(shí)程u(t)、核心板初始屈服力F_y0、核心板等向強(qiáng)化最大屈服力F_ymax、初始預(yù)張力F_P、核心板彈性剛度k₀、核心板屈服后剛度k₁、預(yù)應(yīng)力筋彈性剛度k_p、內(nèi)套管剛度k₂、外套管剛度k₃；自復(fù)位部分啟動(dòng)前初始剛度k_s1=k₂+k₃+k_p，啟動(dòng)后的剛度k_s2=k_p；確定核心板材料流動(dòng)準(zhǔn)則參數(shù)α和硬化準(zhǔn)則參數(shù)b，以及把加載時(shí)間劃分為n段后，各時(shí)間點(diǎn)的支撐總位u(i)＝u(t_i),i＝1,2,…,n，其中i為時(shí)間點(diǎn)編號(hào)；

為模擬實(shí)際支撐在受拉和受壓時(shí)響應(yīng)的不對(duì)稱性，核心板的等向強(qiáng)化最大屈服力F_ymax、材料流動(dòng)準(zhǔn)則參數(shù)α和硬化準(zhǔn)則參數(shù)b在支撐受拉和受壓時(shí)取不同的值：支撐受拉時(shí)記為α⁺和b⁺，支撐受壓時(shí)記為α^-、和b^-；

3）計(jì)算第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的核心板塑性位移增量初始時(shí)取i=1，具體方法為：

如果上一時(shí)間點(diǎn)的支撐累積塑性變形p(i-1)=0，且上一時(shí)間點(diǎn)的屈曲約束支撐力F₀(i-1)小于強(qiáng)化后屈服力F_y(i-1)，則表明核心板仍處于彈性受力狀態(tài)，核心板塑性位移增量為否則表明核心板進(jìn)入了塑性狀態(tài)，并利用式(3-1)計(jì)算核心板塑性位移增量

F0(i)u·(i)>0]]>時(shí)，u.p(i)=sgn(F0(i))|F0(i)-F1(i)Fy(i)|α|u.(i)|---(3-1)]]>

F0(i)u.(i)≤0]]>時(shí)，u.p(i)=0]]>

其中F₁(i)為屈曲約束支撐由于塑性位移產(chǎn)生的力，F(xiàn)₀(i)為屈曲約束支撐的力，F(xiàn)_y(i)為屈曲約束支撐強(qiáng)化后的屈服力，分別根據(jù)式(3-2)、(3-3)和(3-4)計(jì)算得到，其中F₀(i)的初始值為0，F(xiàn)_y(i)的初始值為核心板初始屈服力，即F_y(0)=F_y0：

F1(i)=k1u1(i)=k1(up(i-1)+u.p(i))---(3-2)]]>

F0(i)=F0(i-1)+F.0(i)=F0(i-1)+k0(u.(i)-u.p(i))---(3-3)]]>

Fy(i)=Fy0+(Fymax-Fy0)exp(-bp(i))bp.(i)---(3-4)]]>

其中u₁(i)為第一彈簧的位移，u_p(i)為流變?cè)奈灰疲襲₁(i)=u_p(i)，第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的支撐累積塑性變形增量根據(jù)式(3-5)計(jì)算：

p.(i)=|u.p(i)|---(3-5)]]>

則第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的支撐累積塑性變形支撐累積塑性變形的初始值為p(0)=0；

4）計(jì)算第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的自復(fù)位力F_s(i)，具體方法為：

自復(fù)位部分的位移u_s與支撐總位移u相等，如果支撐總位移u(i)小于或等于自復(fù)位部分啟動(dòng)位移u_a=F_P/k_s1，則表明自復(fù)位部分處于啟動(dòng)前階段，此時(shí)自復(fù)位力F_s(i)由式(4-1)求解：

F_s(i)＝k_s1u(i)????(4-1)；

否則，表明自復(fù)位部分處于啟動(dòng)后階段，此時(shí)自復(fù)位力F_s(i)由式(4-2)求解：

u(i)＞u_a時(shí)，F(xiàn)_s(i)=k_s2(u(i)-u_a)+F_P????(4-2)；

u(i)＜-u_a時(shí)，F(xiàn)_s(i)=k_s2(u(i)+u_a)-F_P

5）根據(jù)公式(5-1)計(jì)算第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的自復(fù)位屈曲約束支撐總力F(i)：

F(i)＝F₀(i)+F_s(i)????(5-1)

然后判斷是否滿足i=n，若是，則表明位移加載完成，進(jìn)入步驟6），否則令i=i+1，返回步驟3），轉(zhuǎn)入下一時(shí)間點(diǎn)的計(jì)算；

6）繪制出用于評(píng)估自復(fù)位屈曲約束支撐耗能能力與自復(fù)位能力的支撐總力F與總位移u滯回曲線，然后進(jìn)行滯回性能分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自復(fù)位屈曲約束支撐的滯回性能分析方法，其特征在于，

所述步驟2）中：支撐加載位移時(shí)程u(t)依據(jù)支撐設(shè)計(jì)需要考慮的最大層間位移確定，依據(jù)支撐構(gòu)造確定核心板截面積A₀和長(zhǎng)度l₀、內(nèi)套筒截面積A_in、外套筒截面積A_out、內(nèi)套筒長(zhǎng)度l_in、外套筒長(zhǎng)度l_out，預(yù)應(yīng)力筋面積A_p、初始預(yù)張力F_p和預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度l_p；通過支撐所用鋼材材性試驗(yàn)確定鋼材彈性模量E₀、初始屈服應(yīng)力f_y0、抗拉極限屈服應(yīng)力通過預(yù)應(yīng)力筋材性試驗(yàn)確定預(yù)應(yīng)力筋彈性模量E_p；然后通過以上參數(shù)，確定核心板彈性剛度k₀=E₀A₀/l₀，屈服后剛度k₁=0.01k₀，內(nèi)套管剛度k₂=E₀A_in/l_in，外套管剛度k₃=E₀A_out/l_out，預(yù)應(yīng)力筋剛度k_p=E_pA_p/l_p，核心板初始屈服力F_y0＝f_y0A₀，受拉最大屈服力受壓最大屈服力支撐加載位移時(shí)程u(t)依據(jù)支撐設(shè)計(jì)需要考慮的最大層間位移確定；核心板材料流動(dòng)準(zhǔn)則參數(shù)α和硬化準(zhǔn)則參數(shù)b通過核心板循環(huán)往復(fù)試驗(yàn)確定。