[发明专利]一种自复位屈曲约束支撑的滞回性能分析方法

摘要

本发明公开了一种自复位屈曲约束支撑的滞回性能分析方法，首先确定力学模型所需基本分析参数，如核心板的屈服强度、极限强度，预应力筋的刚度，初始预应力等，然后在计算机上进行各种自复位屈曲约束支撑的滞回性能分析。本发明方法力学概念明确且简便有效，既能考虑屈曲约束支撑部分的屈服强化与塑性耗能，又能考虑自复位部分的刚度特性与自复位特征，而且能够同时求解绘制出屈曲约束支撑力、自复位力、累积塑性变形、强化后屈服力、累积耗能等响应的时程曲线。本发明方法通过改变参数，还能研究不同参数对支撑自复位效果和耗能能力的影响规律。

主权项

1.一种自复位屈曲约束支撑的滞回性能分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）建立自复位屈曲约束支撑概念模型：首先将自复位屈曲约束支撑的滞回特征分解为如下两部分：通过循环往复变形耗能的屈曲约束支撑部分和提供弹性恢复力的自复位部分；将一个第一弹簧与流变元件并联后再与一个第二弹簧串联，来模拟自复位屈曲约束支撑的耗能部分，用所述第一弹簧的刚度来模拟核心板的屈服后刚度，用所述第二弹簧的刚度来模拟核心板的初始弹性刚度，用所述流变元件的位移来模拟核心板屈服后的塑性位移；用一个第三弹簧来模拟自复位屈曲约束支撑的自复位部分，用所述第三弹簧的刚度来模拟自复位部分启动前的初始刚度和启动后的刚度；2）通过支撑所用钢材材性试验、预应力筋材性试验和核心板循环往复试验确定自复位屈曲约束支撑的如下参数：支撑加载位移时程u(t)、核心板初始屈服力F_y0、核心板等向强化最大屈服力F_ymax、初始预张力F_P、核心板弹性刚度k₀、核心板屈服后刚度k₁、预应力筋弹性刚度k_p、内套管刚度k₂、外套管刚度k₃；自复位部分启动前初始刚度k_s1=k₂+k₃+k_p，启动后的刚度k_s2=k_p；确定核心板材料流动准则参数α和硬化准则参数b，以及把加载时间划分为n段后，各时间点的支撑总位u(i)＝u(t_i),i＝1,2,…,n，其中i为时间点编号；为模拟实际支撑在受拉和受压时响应的不对称性，核心板的等向强化最大屈服力F_ymax、材料流动准则参数α和硬化准则参数b在支撑受拉和受压时取不同的值：支撑受拉时记为α⁺和b⁺，支撑受压时记为α^-、和b^-；3）计算第i个时间点的核心板塑性位移增量初始时取i=1，具体方法为：如果上一时间点的支撑累积塑性变形p(i-1)=0，且上一时间点的屈曲约束支撑力F₀(i-1)小于强化后屈服力F_y(i-1)，则表明核心板仍处于弹性受力状态，核心板塑性位移增量为否则表明核心板进入了塑性状态，并利用式(3-1)计算核心板塑性位移增量F0(i)u·(i)>0]]>时，u.p(i)=sgn(F0(i))|F0(i)-F1(i)Fy(i)|α|u.(i)|---(3-1)]]>F0(i)u.(i)≤0]]>时，u.p(i)=0]]>其中F₁(i)为屈曲约束支撑由于塑性位移产生的力，F₀(i)为屈曲约束支撑的力，F_y(i)为屈曲约束支撑强化后的屈服力，分别根据式(3-2)、(3-3)和(3-4)计算得到，其中F₀(i)的初始值为0，F_y(i)的初始值为核心板初始屈服力，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)为第一弹簧的位移，u_p(i)为流变元件的位移，且u₁(i)=u_p(i)，第i个时间点的支撑累积塑性变形增量根据式(3-5)计算：p.(i)=|u.p(i)|---(3-5)]]>则第i个时间点的支撑累积塑性变形支撑累积塑性变形的初始值为p(0)=0；4）计算第i个时间点的自复位力F_s(i)，具体方法为：自复位部分的位移u_s与支撑总位移u相等，如果支撑总位移u(i)小于或等于自复位部分启动位移u_a=F_P/k_s1，则表明自复位部分处于启动前阶段，此时自复位力F_s(i)由式(4-1)求解：F_s(i)＝k_s1u(i)    (4-1)；否则，表明自复位部分处于启动后阶段，此时自复位力F_s(i)由式(4-2)求解：u(i)＞u_a时，F_s(i)=k_s2(u(i)-u_a)+F_P    (4-2)；u(i)＜-u_a时，F_s(i)=k_s2(u(i)+u_a)-F_P5）根据公式(5-1)计算第i个时间点的自复位屈曲约束支撑总力F(i)：F(i)＝F₀(i)+F_s(i)    (5-1)然后判断是否满足i=n，若是，则表明位移加载完成，进入步骤6），否则令i=i+1，返回步骤3），转入下一时间点的计算；6）绘制出用于评估自复位屈曲约束支撑耗能能力与自复位能力的支撑总力F与总位移u滞回曲线，然后进行滞回性能分析。