低屈服点钢剪切板阻尼器耗能性能与疲劳性能研究

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1、硕士学位论文低屈服点钢剪切板阻尼器耗能性能与疲劳性能研究RESEARCHONDISSIPATIONANDFATIGUECAPACITYOFSHEARPANELDAMPERSMADEOFLOW-YIELDSTEEL唐亚男哈尔滨工业大学2015年07月国内图书分类号：TU392.4学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学学位论文低屈服点钢剪切板阻尼器耗能性能与疲劳性能研究硕士研究生：唐亚男导师：李冀龙副教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年07月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedI

2、ndex:TU392.4U.D.C:624DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONDISSIPATIONANDFATIGUECAPACITYOFSHEARPANELDAMPERSMADEOFLOW-YIELDSTEELCandidate：TangYananSupervisor：AssociateProf.LiJilongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：SolidEngineeringAffiliatio

3、n：SchoolofCivilEngineeringDateofDefense：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要被动耗能减振元件能够很好的控制结构的振动，因此广泛应用于结构抗震设计中。钢剪切板阻尼器作为其中的一种类型，利用钢材的塑性变形来耗散能量，这种阻尼器相对于其构造尺寸来说有着很好的耗能能力，并且造价低廉，但是利用传统低碳钢制造的阻尼器有着非常明显的缺点，即在小震作用下，该类型阻尼器很难达到塑性状态，从而耗能效

4、果不明显。为了克服该缺点，本文对采用低屈服点钢的剪切板阻尼器进行了有限元模拟和试验研究，主要研究内容如下：(1)对三种国产的低屈服点钢LYP100、LYP160和LYP225制作的标准试件进行准静态单调拉伸试验，获得三种材料应力应变关系曲线及弹性模量、屈服强度等材料参数，表明低屈服点钢具有很好的塑性变形能力。根据材料参数，选择不同的强化模型进行有限元模拟，结果表明：当核心板采用混合强化模型时，模拟效果较好，为后续模拟提供依据。(2)利用Abaqus对不同构造形式的剪切板阻尼器的滞回性能进行分析，通过滞回曲线、骨架曲线和等效粘滞阻尼系数曲线的综合分

5、析，获得无加劲肋和焊接加劲肋剪切板阻尼器的临界高厚比，以及核心板材料强度对阻尼器性能的影响。结果表明：核心板材料强度对无加劲肋剪切板阻尼器耗能性能基本无影响，对焊接加劲肋剪切板阻尼器有少许影响。(3)提出并设计出四种新的阻尼器——摩擦型加劲肋剪切板阻尼器，利用Abaqus对其滞回性能进行有限元模拟分析，并与无加劲肋剪切板阻尼器进行对比，结果表明：四种摩擦型加劲肋均能对剪切板阻尼器的耗能性能有着不同程度的提升，其中双面“井字形”摩擦型加劲肋布置形式的提升效果最好。(4)设计并制造三个无加劲肋剪切板阻尼器，进行不同幅值下的等幅循环加载试验，考察该种阻

6、尼器的疲劳性能。对阻尼器的滞回曲线、等效粘滞阻尼系数、初始弹性刚度、最大水平力、承载力退化系数、刚度退化以及耗能曲线进行分析总结，结果表明：不论加载幅值的大小，该种形式阻尼器均表现出良好的疲劳性能，即使其达到了疲劳破坏状态，仍然具有足够的承载力和刚度储备，并且幅值大小对于阻尼器性能的发挥影响很小。根据Masson-Coffin公式，初步构造出该种阻尼器的S-N曲线，为后续的疲劳性能研究提供依据。关键词：剪切板阻尼器；低屈服点钢；混合强化模型；滞回性能；加劲肋；S-N曲线-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPassiveenergy

7、dissipationdampingcomponentscancontrolthestructurevibrationverywell,soithasbeenwidelyusedinthedesignofstructureseismic.Asatypeoftheenergydissipationcomponents,steelshearpaneldampersmakeuseofplasticdeformationtodissipateenergy.Withrespecttoitsconstructionsize,thistypedampersha

8、vefairenoughenergydissipationcapacityandwithlowprice.Butthedampersma