2025分级屈服型金属阻尼器抗震性能研究

目录TOC\o"1-3"\h\u15942 1295541 4248652 5157922.1 539992.2 565682.3 561392.4 6132902.5 658452.6 76046 728567 75087 812516 8207163 934513.1 915364 954333.2 926332 1030491 108213 1072853.3 1029727 1011957 10612 1025710 1012478 106010 1022386 1130070 1146914 11传统抗震结构通过增强结构本身的抗震性能(强度、刚度和延性)来抵抗地震作用，在强震作用下可能因主要结构构件发生较大损伤而导致震后修复困难[1]。建筑结构的消能减震技术通过在结构指定部位设置阻尼器耗散大部分地震输入结构的[24。172y等[5UWhitker等6提出了X型加劲钢板阻尼器，ai等7研发了三角形加劲钢板阻尼器，邢书涛等[8]提出了纵截面为中空菱形的矩形钢板阻尼器，苏宇坤和邓开来等[90U[1][12研发了一种具有抛物线外形的新型软钢阻尼器，邓开来[13部分研究人员开始研发分阶段屈服金属消能阻尼目前分阶段耗能金属阻尼器的实现方法包括采用不同耗能机理阻尼器的组合(譬如剪切型和弯曲型的组合)和不同耗能材料阻尼器的组合(譬如235。刘伟庆等[14研发的分阶段屈服型软钢阻尼器和李国强等[15]研发的双阶屈服钢连梁就是弯曲型和剪切型的组合，通过设计使剪切型的部分在小震下先屈服耗能而弯曲型的部分保持弹性，中震或大震时两者共同屈服耗[1635

目前金属阻尼器在研究和应用中还存在以下Q235Q345钢材保阻尼器在小震或中震时提前屈服的部分在大震个分级屈服型金属阻尼器足尺试件进行低周往复ABAQUS数值模拟结果回归得到了环形金属阻尼器的初始刚度主要由同轴内外套设的两个大小不同的环形金属1Fig.1SchematicdiagramofgradedyieldingmetalQ235钢板整体切割弯折成型，只有一条对接焊缝且位于中间扩大连接板内(2所示)，在外力2Fig.2Schematicdiagramofannularmetal

分级屈服型金属阻尼器采用厚度分别为18mm、20mm22mmQ235钢板制成，材性1部分：室温试1给出了各试件材料力学性能的本次试验共测试了A和B两个分级屈服型金属2。分级屈服型金属阻尼器试验在同济大学土木1Table1Testresultsofmechanicalpropertiesof图3环形金属阻尼器三视图 Fig.3Three-viewdrawingsofannularmetaldamper2Table2Specimensizesofgradedyieldingmetal试件编 尺试件编 尺 270×300×40注：t为阻尼器的钢板厚度；w为阻尼器耗能段的钢板宽度；d为阻尼器圆弧段的中线直径；S为圆弧段端部到扩大连接板近端的长度；L为阻尼器250mm46所示。

12mm12mm3次，如图7Fig.7Loading7Fig.7Loading4Fig.4Displacementmeter

5Fig.5Straingauge6Fig.6Test

鉴于试件A和B的失效机理和破坏模式基本相866mm308Fig.8Initialcrackofinnerannularmetal9载至120mm上方过渡段附近的裂缝急剧发展，外环下部其余3132mm时内环左上方过渡9Fig.9Initialcrackofouterannularmetal10AFig.10Failuremodeofspecimen本文提出的分级屈服型金属阻尼器通过设计环的屈服位移采用的是应变片测得的初次达到钢1所示。3位移比值

11AFig.11Hystereticcurveofspecimen12AFig.12Backbonecurveofspecimen13BFig.13Hystereticcurveofspecimen11AFig.11Hystereticcurveofspecimen12AFig.12Backbonecurveofspecimen13BFig.13Hystereticcurveofspecimen 14BFig.14Backbone14BFig.14Backbonecurveofspecimen1616Fig.16Strengthdegradation17Fig.17Stiffnessdegradation17Fig.17Stiffnessdegradation15Fig.15Curvesofequivalentviscousdamping第三圈峰值荷载Fpeak3与第一圈的峰值荷载Fpeak1AB的1617A132mm位移第一圈加载时内环破B96mm位移第二圈加载时破坏。从16可以看出，在内环破坏之前，强度退化率在

30圈之(a)试件(a)试件(b)(b)试件18Fig.18Fatigue基于ABAQUS有限元分析程序，采用8结点线性六面体减缩积分实体单元(C3D8R)，应Tie环位移，加载时程与试验相同。Q235钢材采用双线性随动强化模型，试件的有限元模型如图19所示。

屈服位置主要集中在过渡段附近；在10.03mm时(a)试件(b)试件20Fig.20Comparisonofhysteresis(a)试件(b)试件2019Fig.19FiniteelementmodelofAB2021分别给出了试验与模拟的滞回曲线对比以及试件A20可知，模拟的是模拟的滞回环在每一圈的软化过渡段与试验结

UFy

21AFig.21DevelopmentprocessofequivalentplasticstrainofSpecimenA

8f(SFu

ABAQUS数值模拟参数分析，S的大小(即圆弧段端部到中间扩大连接板

式中：t为阻尼器的钢板厚度；w的钢板宽度；R为阻尼器圆弧段的中线半径；S为圆弧段端部到中间扩大连接板近端的长度；y为阻0.005~0.015Q235钢，2323Fig.23Fittingcoefficientofinitial22Fig.22Calculationsketchofsingleannularmetal19S值的环形金属阻尼器的有限元分析模型(S值在60mm~160mm时增幅为10mm160mm~200mm5mm)19将每个模型模拟得到的初始刚度除以按初始刚度理论计算公式得到的初始刚度值，对二者之间的比值采用最小二乘法回归拟合得到环形金属阻尼器的初始刚度的修正系数fS2

KKKK24Fig.24SkeletoncurveofgradedyieldingmetalFywt

K0f(S)

f(S)

0.5185

为初始刚度修正

K1

K0

K2K环+K0外

K3K环+K

Uy1Uy内 Uy2Uy外

合较好，三折线模型曲线的第一刚度比试验值稍

Fy1FyK0外环

第二屈服荷载：Fy2Fy1K2(Uy2Uy1根据上述环形金属阻尼器的力学性能指标计4外环不同的屈服位移从而具有分级屈服耗能的功ABB过式~式(12)计算两个试件骨架曲线性能点的坐5所示。试件

属阻尼器试验的骨架曲