LYP225低屈服点钢哑铃形钢棒阻尼器剪切性能试验研究

该文结合带平直段的双圆锥阻尼器和低屈服点钢材的特性,设计了LYP225低屈服点钢哑铃形钢棒阻尼器(LY225-WDP),该阻尼器具有屈服位移小、延性高、耗能能力稳定的特点。利用低屈服点钢LYP225设计了7个不同构造参数的LY225-WDP试件,并对其进行低周往复循环荷载试验,研究阻尼器在循环剪切变形下的滞回与耗能能力,以及不同设计参数对阻尼器力学性能的影响。结果表明:在循环剪切变形下,LY225-WDP的变形特点主要表现为弯曲变形,破坏模式属于低周疲劳破坏;阻尼器的滞回曲线饱满,稳定性良好,在整个加载过程中,表现出明显的强化现象,延性系数在8.50~10.04,超强系数在2.09~2.79;阻尼器的弹性刚度及承载力在耗能段内径及长度一定时与内缩率呈正相关,在耗能段外径及长度一定时与内缩率呈负相关;阻尼器的耗能能力随着平直段长度的增加而明显提升;对LY225-WDP建立了弹性刚度及屈服承载力计算公式,试验数据验证了公式的准确性,可为LY225-WDP的设计提供参考。

国产低屈服点芯材屈曲约束支撑的滞回性能及减震效果研究

为了研究芯材为LY160软钢的屈曲约束支撑滞回性能以及减震效果,针对LY160钢材和BRB构件进行了从材性、构件性能、到结构地震响应的系统试验和分析工作。首先完成了LY160钢材的材性试验,得到LY160钢材试件的平均屈服强度为170MPa,断裂伸长率为48.2%;随后进行了屈曲约束支撑的低周往复加载试验,采用LY160的屈曲约束支撑破坏位移为1/45L,延性系数达到17,最后开展了6层钢筋混凝土框架结构的弹塑性地震响应分析,发现使用LY160芯材的LBRB结构相较于使用Q235芯材的普通NBRB结构,不仅结构动力响应的减震效果提升了25%,同时还可有效地改善结构在强震下的塑性损伤,采用低屈服点软钢为芯板的屈曲约束支撑可以有效提升结构的抗震安全性。

LYP225低屈服点钢锥形钢棒阻尼器剪切力学性能研究

为了研究LYP225低屈服点钢锥形钢棒阻尼器(low yield point-web hourglass pin, LYP-WHP)在剪切荷载作用下的滞回性能与疲劳性能,对两个LYP-WHP试件分别进行了滞回加载与疲劳加载试验。基于试验结果,采用混合强化本构模型,通过ABAQUS软件建立了12个LYP-WHP的足尺精细化数值模型,分别以阻尼器的内径、外径和耗能段长度为参数,研究以上参数对LYP-WHP在剪切荷载作用下LYP-WHP滞回性能的影响规律,推导了LYP-WHP的弹性刚度计算公式,并给出了初步确定LYP-WHP屈服力与屈服位移的方法,基于试验与数值分析结果,得到了LYP-WHP屈服后的刚度折减系数建议值。研究结果表明:在剪切位移下,LYP-WHP具有良好的滞回性能与疲劳性能;增大外径和内径可明显提高LYP-WHP的承载力、刚度和耗能能力,增大耗能段长度则会降低LYP-WHP的承载力、刚度和耗能能力;增大内径、外径使材料的利用率先增大后减小,增大耗能段长度则基本无影响;推导的LYP-WHP弹性刚度计算式可以较为准确地计算LYP-WHP的弹性刚度;基于该研究的分析结果,建议LYP-WHP的内径与外径比值取0.375~0.625,屈服后的刚度折减系数取0.11,得到了理论骨架曲线的计算式。

带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构的结构影响系数和位移放大系数研究

在传统钢框筒结构的部分裙梁跨中处设置LYP225低屈服点钢耗能梁段,其余构件采用Q460高强度钢材,提出带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构(HSS-FTS-LSL)。在地震作用下耗能梁段发生剪切屈服耗散地震能量,梁、柱等构件由于采用高强钢从而保持弹性或部分进入塑性阶段。为了研究HSS-FTS-LSL的结构影响系数和位移放大系数,以楼层数、耗能梁段长度及布置方式为变量,按照我国规范设计了3组共8个HSS-FTS-LSL算例,并且考虑高阶振型的影响,采用分布侧向力调整法对各算例进行了Pushover分析,基于改进的能力谱法计算了8个算例的结构影响系数和位移放大系数,分析了结构层数、耗能梁段长度及布置方式对结构性能系数的影响并给出了建议取值。最后,根据提出的HSS-FTS-LSL抗震设计反应谱对其中一个结构算例进行重设计,并对重设计前后两个算例结构进行弹塑性分析,对比了二者的抗震性能以及用钢量,验证了本文提出的HSS-FTS-LSL结构影响系数建议值的合理性。

低屈服点波形钢板剪力墙减震耗能性能数值分析

为了研究低屈服点波形钢板剪力墙(corrugated steel plate shear wall,CSPSW)新型抗侧向荷载系统减震耗能性能,利用有限元软件ABAQUS,对16个CSPSW有限元模型进行横向单调和循环荷载作用下的减震耗能性能数值分析,并以波形钢板屈服强度和板厚为关键参数,综合分析其对结构抗侧性能、滞回性能、刚度退化、延性和能量耗散等性能的影响规律.研究结果表明:低屈服点CSPSW与普通钢板剪力墙初始刚度相同,但抗侧性能弱于后者;与普通屈服强度CSPSW相比,低屈服点CSPSW滞回曲线更饱满,耗能性能更好,且延性更好;随着波形钢板屈服强度降低,低屈服点CSPSW延性和耗能性能均提高,结构水平刚度退化加快;随着波形钢板厚度增大,低屈服点CSPSW初始刚度和结构耗能性能均提高,承载能力变化较小.

海洋大气环境下锈蚀低屈服点钢材滞回性能与循环加载本构

为研究海洋大气环境下隔震耗能元用低屈服点钢材的抗震性能退化问题,本工作开展了LYP100和LYP160钢人工加速腐蚀与循环加载试验,研究了近海环境低屈服点钢材的锈蚀演化规律与滞回行为。结果表明:海洋大气环境下低屈服点钢材呈显著点蚀损伤;随着腐蚀龄期t延长,质量锈蚀率η、锈坑平均深度C与宽度W逐渐增大,而试件截面厚度■逐渐减小;所提出形貌参数■及■对锈蚀表面空间特异性具有显著表征意义,且使其随t增大而愈加离散;另外,随着腐蚀龄期延长与锈蚀参数不断增大,试件屈服平台逐渐消失,加卸载极限峰值应力逐渐回落,耗能能力逐渐退化。当锈蚀两种试件■分别增加至8.4与10.4时,加/卸载峰值应力降低幅度达到16.4%和15.3%,滞回能J分别降低21.0%和23.7%。最后,基于锈蚀低屈服点钢材的同向强化与随动强化,提出了基于Chaboche模型的循环加载本构,并根据锈蚀结果对混合强化参数进行了标定,结果表明:Chaboche模型对锈蚀低屈服点钢材循环加载滞回行为具有较高的模拟精度。本工作可为在役低屈服点钢耗能元(件)的剩余性能评价与合理维护提供理论指导。

连梁低屈服点钢剪切型阻尼器力学性能研究

连梁低屈服点钢剪切型阻尼器实际处于多种荷载组合作用下,针对连梁低屈服点钢剪切型阻尼器只考虑了剪力的现象,通过ABAQUS对阻尼器施加纯剪切作用、轴向–剪切作用、弯矩–剪切作用,改变阻尼器材料,将公式推导与有限元模拟相结合,研究轴力、弯矩对阻尼器力学性能的影响。研究结果表明:轴力会使阻尼器提前进入屈服,对阻尼器耗能能力影响较小;弯矩的存在会降低阻尼器的屈服荷载、极限荷载,增强阻尼器的耗能能力;材料改变对阻尼器力学性能影响不显著。

不同应力状态低屈服钢LYP160延性断裂性能研究

低屈服钢以其优越的延性与耗能能力,被广泛应用于抗震结构。为研究应力三轴度和洛德角参数对低屈服钢LYP160延性断裂下力学性能的影响,设计平板及其开槽试件、剪切与45°拉剪试件进行单调加载试验,得到应力—应变曲线、荷载—位移曲线、破坏模态以及断裂时的等效塑性应变等力学性能。试验结果表明:LYP160表现出明显的延性断裂特征;应力三轴度和洛德角参数是影响LYP160延性断裂的两个重要参数。结合试验数据与ABAQUS有限元分析,验证了Bai-Wierzbicki模型在LYP160延性断裂中的适用性。

极低屈服点钢阻尼耗能减震器在钢结构建筑中运用技术研究

本文对极低屈服点钢阻尼器的应用技术进行研究,并通过模拟试验的方式,对普通翼缘加劲、削弱翼缘加劲试件的耗能减震性能进行对比分析,最后结合实际案例,探究阻尼器与钢板剪力墙的减震效果。根据研究结果可知,阻尼减震器可充分发挥极低屈服点钢的力学性能优势,有效耗散输入结构中的震动能量,确保建筑主体处于安全稳定状态,以免受地震影响造成大量人员伤亡与财产损失。

低屈服点全钢防屈曲支撑抗震性能试验研究

目前防屈曲支撑在大跨高层钢框架结构中应用广泛，其形式复杂多样，性能良莠不齐。为研究低屈服点全钢防屈曲支撑产品的抗震性能，对日本住金关西工业株式会社的4个低屈服点防屈曲支撑构件进行拉压往复加载试验研究，试验测定各试件的轴力和轴向相对位移曲线，结果显示试件均以加劲肋焊缝或芯材的超低周疲劳断裂为破坏模式，试件滞回曲线饱满，无捏拢退化现象。分析表明，此类构件能防止芯材在屈服前发生压曲，充分发挥低屈服点钢材延性好的优势。试件在循环荷载作用下，强化特征明显，强化后的应力能达到初始应力的2—4倍。该类试件在往复荷载下等效黏性阻尼比较大，具有良好的塑性变形能力和耗能能力。

低屈服点钢材LYP100循环加载试验

为了准确模拟低屈服点钢材LYP100的弹塑性地震反应,需要对材料的循环本构关系进行研究.采用16种不同加载制度对LYP100的20个试件进行试验,分析单调曲线、滞回曲线、破坏形态、延性特点等.基于Ramberg-Osgood模型对逐级加载下的循环骨架曲线进行拟合.利用试验数据标定LYP100钢材的等向强化和随动强化参数,通过ABAQUS有限元数值模拟进行参数数值的验证.结果表明,LYP100钢材表现出明显的循环硬化特征;LYP100经历过循环荷载加载以后仍具有良好的延性;采用Ramberg-Osgood模型可以较好地模拟LYP100在逐级循环加载下的骨架曲线;标定的强化模型参数,应用到ABAQUS有限元软件中时,计算结果与试验结果接近.

建筑抗震阻尼器用低屈服强度钢的性能

为满足高层及超高层建筑抗震阻尼器的性能要求,宝钢开发了屈服强度分别为100,160和225 MPa三个级别的低屈服强度钢,对其进行了力学性能、物理性能、焊接及使用性能等试验。结果表明:该种类钢具有屈服强度波动范围小(<40 MPa)、屈强比低和韧性、低周疲劳性能、焊接性能良好等特点,已成功应用于建筑抗震阻尼器上。

低屈服点钢的发展及应用

简述了低屈服点钢的性能特点,分析了钢板实现低屈服强度的机理和主要措施,并就当前低屈服点钢的研制动态及其应用技术的发展作了概述,为低屈服点钢的发展和应用推广提供了借鉴。

建筑抗震用低屈服点钢的生产与应用

随着耗能减震技术在高层及超高层钢结构建筑抗震设计中的应用,用于制作消能阻尼器的低屈服强度钢日益受到重视。通过合理的成分设计及轧制工艺,宝钢研制出可用于制作耗能阻尼器的系列低屈服强度钢,并成功实现了批量生产和工程应用,同时对其进行了包括力学性能、物理性能、焊接及应用等性能研究,论述了低屈服点钢应用技术的发展情况,为低屈服点钢的推广应用提供了借鉴。

新型两阶段耗能开孔式低屈服点钢耗能装置试验研究

为了实现分阶段耗能的目标,基于Q235钢和低屈服点钢2种不同耗能材料,设计了一种新型开孔式耗能装置.根据不同的耗能材料和抛物线开孔方式,构建了具有不同屈服位移的2种耗能钢板,继而组装成整体耗能装置,实现两阶段耗能目标控制.针对2种耗能钢板进行单调加载试验,考察了不同参数状态下单片耗能钢板的屈服机理,给出了单板模型试件的荷载-位移曲线、屈服位移和屈服荷载.对耗能装置开展低周反复加载试验,揭示其两阶段耗能机理与破坏模式,得到耗能装置的滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比和等效刚度退化曲线.试验结果表明,新型两阶段耗能装置的滞回曲线饱满,耗能性能优越稳定,分阶段耗能特点明显.

低屈服点钢低周疲劳性能研究

近年来,低屈服点钢因其优越的耗能能力而广泛应用于结构抗震中。为了对国产低屈服点钢的低周疲劳性能进行研究,本文对牌号为LY100、LY160及LY225的低屈服点钢进行了大塑性变形下的低周疲劳试验,试验采用应变控制的等幅循环加载,分析了其破坏现象、循环应力响应特征、循环骨架曲线、滞回曲线特点等性能,并基于不同的模型对其低周疲劳寿命进行了预测。结果表明:国产低屈服点钢具有良好的抗低周疲劳能力;Ramberg-Osgood模型可以很好地拟合钢材循环应力-应变曲线;Manson-Coffin模型及Kuroda模型均可有效拟合低屈服点钢的低周疲劳寿命曲线,其中Manson-Coffin模型的拟合精度较好,而Kuroda模型更适用于大应变下疲劳寿命预测。

国产低屈服点钢材循环加载试验研究

为研究不同荷载作用下国产低屈服点钢的材料力学行为,对LY100、LY160及LY225钢材共46个试件进行了单调拉伸试验及12种不同加载制度的循环加载试验。对国产低屈服点钢的单调性能、滞回性能、破坏形式、延性特征等进行了分析,并与其他结构钢材的力学性能进行了对比。结果表明,低屈服点钢在循环荷载作用下有明显循环强化现象,塑性变形能力强,且与普通钢材相比延性及耗能能力突出。该试验结果为后续研究低屈服点钢本构模型提供基础。

极低屈服点软钢阻尼器恢复力模型的研究

本文通过试验和理论分析探讨极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性。随着塑性变形的发展将恢复力模型中的骨架曲线进行平移,其卸载曲线用Ramberg Osgood函数来描述,由此得到的恢复力模型定义为骨架平移模型,将其应用于描述极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性。为了验证该模型的有效性并确定合理的参数,对安装极低屈服点软钢阻尼器的3层钢框架结构进行了拟动力试验,同时用该骨架平移模型模拟极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性进行了大量的弹塑性地震反应分析。通过取用不同平移系数时的数值计算结果与拟动力试验结果的比较,发现平移系数为0.6左右时,该模型具有较高的精度。

抗震用极低屈服点钢组织和性能研究

通过合理的成分设计及轧制丁艺,制备出屈服强度100MPa级的极低屈服点钢,对其组织和性能进行了研究,并分析了组织对性能的影响作用,同时对其低周疲劳性能进行了分析。实验结果表明,其综合力学性能满足抗震用钢的要求。

225MPa级抗震用低屈服点钢的开发

通过合理的成分设计及轧制工艺选择,开发了225MPa级抗震用低屈服点钢BLY225,对其力学性能、冲击韧度及低周疲劳性能进行研究。结果表明,BLY225钢消能抗震性能良好,可满足抗震阻尼器用钢的需要。