X形软钢阻尼器延性断裂的试验研究与数值模拟

为了研究X形软钢阻尼器在大变形状态下的耗能性能和损伤演化规律,设计了6组试件进行单向和循环荷载作用下延性断裂的试验研究,分析了软钢阻尼器的破坏过程和滞回曲线。采用Lemaitre-Chaboche混合强化模型,分别对各工况下包含与不包含基于应力三轴度的钢材微观损伤模型的软钢阻尼器进行了精细的有限元模拟。对比有限元模拟结果和试验结果,分析结果表明,颈部为X形耗能软钢阻尼器的薄弱位置,最容易发生集中损伤甚至破坏。考虑钢材损伤准则的有限元模拟的荷载-位移曲线与试验结果更加吻合,能够表征软钢阻尼器的承载力与刚度退化现象,并能较为准确地预测软钢阻尼器的损伤演化过程和断裂破坏位置。

X形软钢阻尼器试验研究及损伤分析

通过试验探究一种X形软钢阻尼器的耗能性能,并采用构件层次的损伤模型进行损伤退化分析。对6组X形软钢阻尼器单片进行了拟静力试验研究,结果表明该阻尼器能实现全截面同时屈服,试件滞回曲线饱满,具有良好的塑性变形能力,但在大位移作用下,阻尼器局部影响区具有较明显的损伤退化;对比研究了3种适用于钢构件的构件层次损伤模拟,利用预测结果与试验结果最为吻合的损伤模型对阻尼器试件进行损伤预测,建立损伤指数与损伤程度对应关系,为阻尼器震后损伤评估及更换提供依据。

基于自适应无迹卡尔曼滤波算法的非线性系统估计

采用无迹卡尔曼滤波算法在线识别非线性系统参数和进行状态估计时,要求全部外部激励已知,而大多情况下结构外部激励特别是强震甚至未知激励难以直接量测。为解决上述问题,提出并推导了只需结构输出响应,即可实时估计结构状态、未知参数和未知外部激励力的自适应无迹卡尔曼滤波算法。该自适应无迹卡尔曼滤波算法能够自动递推估计观测噪声的协方差,可以有效避免系统估计受限于不当选取的测量噪声初始值。同时,引入最小二乘法估计未知外部激励力。为验证所提出的自适应无迹卡尔曼滤波算法的可行性,以及其对于多种强非线性系统的适用性,选取两种典型的非线性系统包括一个3自由度Bouc-Wen滞回非线性结构和一个Duffing型剪切梁结构进行数值模拟分析。并对一单自由度非线性能量阱进行振动台试验研究,估计未知激励力。由识别结果和实际观测值的良好一致性,以及参数的识别精度表明:在有限的响应测量条件下,提出的自适应无迹卡尔曼滤波算法能够有效地实时追踪非线性系统的状态、估计未知参数以及非线性系统的未知外部激励力。

胶合竹结构墙体的抗火试验及分析

胶合竹结构墙体的抗火性能是竹结构房屋抗火性能的重要影响因素,但这方面的研究还处于空白。对1片胶合竹结构非承重墙体进行大尺寸的标准耐火试验,按照ISO 834标准升温曲线进行升温,获得竹胶合墙体构件火灾过程中的升温特点、破坏现象和破坏模式,得到各测点的升温曲线、分布情况及耐火极限。并采用火灾动态模拟软件FDS模拟该胶合竹结构墙体的火灾试验过程。研究结果表明:胶合竹结构墙体构件背火面的最高升温不超过90℃,且温度分布与测点位置密切相关;墙体破坏模式为E类,耐火极限超过60 min,超过了GB 50005—2003《木结构设计规范》对该类墙体耐火极限的要求;火灾动力学模拟器FDS能较好地模拟胶合竹结构墙体构件火灾下的温度变化过程,模拟结果与实测结果的温升趋势和分布情况基本吻合。由于胶合竹结构墙体的抗火性能影响因素复杂,还需要进行系统研究。