偏心腹杆式交错桁架单元滞回性能有限元研究.docVIP

偏心腹杆式交错桁架单元滞回性能有限元研究摘要：为了研究偏心腹杆式交错桁架单元的滞回性能，应用ABAQUS非线性分析软件建立了有限元模型，并与实验结果对比，结果吻合较好。对5个节间的偏心腹杆式交错桁架单元的滞回性能进行了非线性有限元分析。分析结果表明： 空腹式交错桁架单元的承载力和刚度小，延性好。内填Y型偏心腹杆和斜腹杆可以提高其承载力和刚度，而延性变小。 关键词：偏心腹杆式交错桁架单元，滞回性能，有限元分析，延性。 Abstract: in order to study the partial heart laments pole type staggered truss unit hysteretic performance, the application of the nonlinear analysis software ABAQUS finite element model is established, and the results were compared with experimental, with the results. For 5 internode partial heart laments rod typed crisscross truss unit hysteretic performance of nonlinear finite element analysis. The analysis results show that: hollow type staggered truss unit bearing capacity and stiffness of the small, ductility. Fills in Y partial heart laments stem and inclined web members can improve the bearing capacity and rigidity, and ductility smaller. Keywords: partial heart laments pole type staggered truss unit, hysteretic performance, finite element analysis, ductility. 中图分类号：TU323.4文献标识码：A 文章编号： 前言 由于现有交错桁架结构自身存在不足[1]：耗能能力差以及刚度弱，限制了其在地震区的推广使用。受到钢框架偏心支撑刚度大、耗能能力强的启发，本研究提出在交错桁架结构的空腹节间内填Y型偏心腹杆以及斜腹杆，从而构成偏心腹杆式交错桁架结构。偏心腹杆式交错桁架结构的优点:1.可以在很大程度上提高空腹式交错桁架结构的水平刚度；2.可以通过偏心腹杆耗能段的非弹性剪切变形进行耗能。研究偏心腹杆式交错桁架结构的滞回性能，提高交其耗能性能，促进该种结构体系在我国的推广使用，具有一定的工程应用价值。 1.有限元模型的建立与验证 为了保证有限元模型的有效性，对已完成的试验试件[2-4]进行了验证。试验试件尺寸如图1，主要杆件截面尺寸如下：柱采用焊接H 型钢H150×150×6×8，弦杆采用焊接H 型钢H150×100×4×6，腹杆采用焊接H 型钢H100×100×4×6，耗能段采用焊接H 型钢H150×100×4×6（长度为275mm）和Y型偏心腹杆采用焊接H 型钢H100×100×4×6，钢材为Q235B。ABAQUS有限元软件建立的有限元模型如图２所示。 图1试件试验模型 图2试件有限元模型 1.1有限元模型的建立 模型均采用壳单元S4R，本构关系采用双折线随动强化的弹塑性应力应变关系模型，如图3所示。其中屈服应力取为名义应力235 N/mm，取为0.05，为钢材的弹性模量，极限应力取为340 N/mm。 图3 本构关系曲线 有限元模型建立过程中的一些处理方法：(1)试件中各杆件单独建立，并通过Tie命令进行绑定；(2) 试件底部嵌固；(3)为避免集中荷载对加载区域产生局部破坏及上弦杆传力不均匀现象，通过Coupling命令将上弦杆顶面耦合到一点进行加载；(4)采用中性轴和进阶两种自由网格划分。 1.2有限元模型的验证 利用ABAQUS对试件进行非线性低周往复荷载有限元分析[5-6]，滞回曲线分析结果如图4所示。 a.试验b.模拟 图4 试件荷载—位移滞回曲线 有限元分析与试验存在差异的原因有以下几个方面：（1）对材料实际的本构关系进行了一定程度的简化；（2）有限元分析中试件底部的处理采用理论固结，而实际试件试验过程中底部无法做到完全的固结；（