折紙型防屈曲支撐的滯回性能研究.pdf

1、屈曲約束支撐作為一種金屬耗能裝置，雖然具有穩(wěn)定的滯回耗能特性，但也存在一些缺點，如使用無粘結材料導致設計時分析困難，加工組裝質量和精度不易控制;無粘結材料在高溫下會喪失原有功能;灌注砂漿導致自重大，且易發(fā)生壓碎破壞導致支撐發(fā)生局部屈曲等。本文受“剛性折紙”的啟發(fā)，提出一種新型折紙型防屈曲支撐，并對其進行了有限元模擬和試驗研究。具體內容如下:
　　(1)本文總結了幾種典型的折痕形式，將剛性的Miura折紙構型引入支撐（全長引入）。采

2、用ABAQUS軟件對折紙型防屈曲支撐的低周反復加載過程進行了有限元模擬。對比了折紙型防屈曲支撐和普通支撐變形模式的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)折紙型防屈曲支撐在受壓過程中同時發(fā)生了整體彎曲和典型單元的折疊，且在受拉和受壓時折痕處都能屈服耗能。此外對全尺的折紙型防屈曲支撐進行了參數(shù)分析。共設計了22個構件，分為5個組，分別探討長細比、折疊角度、基本平行四邊形的夾角、寬高比、寬厚比對支撐滯回性能的影響。模擬結果表明Miura折紙構型的引入對于支撐的屈曲有抑制

3、作用，但這種抑制作用對于長細比是有限制的，當長細比過大時，折紙型防屈曲支撐也會發(fā)生屈曲。此外模擬發(fā)現(xiàn)當折疊角度小于130°時，基本平行四邊形夾角為60°時，寬高比小于2.73時，寬厚比大于12.5時，支撐的滯回曲線比較飽滿。
　　(2)對縮尺的折紙型防屈曲支撐進行模擬，設計了三個低碳鋼試件來驗證折疊角度對支撐性能的影響，試驗結果表明三個試件均是中部焊縫斷裂導致破壞。通過處理試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)三個試件的屈服位移、屈服荷載、彈性剛度、塑性

4、剛度、拉壓不平衡系數(shù)、等效粘滯阻尼比隨折疊角度的變化規(guī)律和有限元結果吻合良好，在一定程度上說明了有限元模擬的正確性。
　　(3)為了對比鋼材類型不同對支撐滯回性能的影響，設計了兩個低屈服點鋼試件進行試驗，并與低碳鋼試件進行對比，發(fā)現(xiàn)屈服位移有所降低，具有更好的塑性變形能力和能量耗散能力，但其承載力與相應低碳鋼試件相比有一定程度的降低。
　　(4)為了降低支撐造價，在普通方管局部設置折紙型單元，并對其進行有限元模擬。結果表明與