考慮損傷累積效應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)地震損傷機(jī)理研究.pdf

1、強(qiáng)震下建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生的嚴(yán)重?fù)p傷與倒塌破壞是造成震后巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡的主要根源。以往研究中,建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)數(shù)值分析很少考慮損傷累積效應(yīng)與失效破壞準(zhǔn)則,這樣勢(shì)必影響建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的計(jì)算精度。
　　 本文從連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)和微觀空隙發(fā)展理論出發(fā),研究強(qiáng)震作用下鋼結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)理。損傷宏觀體現(xiàn)為材料屈服強(qiáng)度和剛度的下降,因此將損傷引入到鋼材的本構(gòu)模型中以考慮材料強(qiáng)度與剛度的退化；損傷又源于材料不可恢復(fù)的改變,通過(guò)損傷演化方程聯(lián)系

2、損傷和不可恢復(fù)的塑性變形。
　　 本文的主要工作內(nèi)容與取得成果如下:
　　 (1)基于現(xiàn)有的非線(xiàn)性連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)原理和微觀空隙發(fā)展理論,將損傷因子和失效準(zhǔn)則引入到Krieg& Key材料本構(gòu)模型中,來(lái)表征鋼材在強(qiáng)震作用下強(qiáng)度和剛度的退化,并編制基于有限元軟件LS-DYNA的材料子程序以實(shí)現(xiàn)數(shù)值分析。應(yīng)用有限元軟件LS-DYNA建立已有試驗(yàn)結(jié)果的鋼柱數(shù)值模型,比較數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證引入損傷因子和失效準(zhǔn)則的本構(gòu)模

3、型的正確性和適用性。
　　 (2)采用本文改進(jìn)的Krieg& Key材料本構(gòu)模型對(duì)強(qiáng)震下的鋼柱地震反應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析,揭示鋼柱強(qiáng)震下的損傷演化過(guò)程和破壞機(jī)理。結(jié)果表明,與未考慮損傷累積效應(yīng)相比,考慮損傷累積效應(yīng)時(shí)鋼柱豎向承載力明顯降低、柱頂峰值位移和殘余位移增大以及非線(xiàn)性耗能能力下降。
　　 (3)采用本文改進(jìn)的Krieg& Key材料本構(gòu)模型分別對(duì)為3層、9層、20層三個(gè)典型鋼框架模型進(jìn)行地震反應(yīng)分析,揭示鋼框架結(jié)構(gòu)