梁柱和斗栱构架的振动分析及材性编程

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文梁柱和斗栱构架的振动分析及材性编程摘要本文的主要研究对象选取了单个柱构件、单榀梁柱框架结构和包含斗栱在内的梁柱结构的振动反应及其整体结构在振动过程中的阻尼与摩擦耗能的特性。通过设置不同的材料阻尼后，由于材料阻尼变大了，材料内部分子或金属晶粒之间的摩擦就会增大，导致构件的刚度会较大，柔度会小，单柱体系的阻尼耗能能力随着阻尼比的增大反而会有所降低。在单榀梁柱结构中设置不同的竖向荷载分析其极限状态，竖向质量大，相应惯性也大，当结构的水平位移加大，结构的重力二阶效应越男加显著，此时，结构便可在自身的重力作用下和外加作用力下持续发生水平位移，当

2、位移达到一定极限值时，结构便失去了自稳定的能力，产生倒塌。通过带斗栱梁柱结构的分析，当竖向荷载增大时，滞回曲线的滞回环相应变得更加饱满，结构的耗能能力也越强。梁柱结构的竖向荷载是通过集中质量点施加在结构上的，质点质量大，其结构的惯性也较大，当施加的集中质量点偏离了初始位置，在此时，会出现重力的二阶效应，集中质量点对柱底产生了附加弯矩，这个弯矩的作用使得梁柱结构加大了水平变形的趋势。木材是各向异性的材料，以及各个方向上表现出不同的拉压力学性能，I太原理工大学硕士研究生学位论文结合力学中对不同材料适用的屈服理论，采用Yamada-Sun屈服理论推导而得出了木材塑性发展

3、的流动准则。并结合Fortran编程语言与Abaqus子程序开发功能模块，编写了材料子程序文件。关键词：古建筑木结构，Abaqus，滞回曲线，地震波，材料性能，程序开发II太原理工大学硕士研究生学位论文EXPERIMENTSTUDYOFASEISMATICBEHAVIORONSTRUCTUREOFBEAMANDCOLUMNWITHDOU-GONGBRACKETSANDMATERIALPROGRAMMINGOFWOODABSTRACTThemainresearchobjectistheselectionofasinglecolumn,singlecrossbeam-

4、columnframestructureandthevibrationofthebeam-columnstructureincludingtheDou-Gong.Alsothesereactionandtheoverallstructurehasthecharacteristicsoffrictionenergydissipationintheprocessofvibrationdamping.Bysettingdifferentmaterialdampingandincreasingthedampingofmaterials,thefrictionbetween

5、moleculesormetalgraininmaterialswillincrease.Thestiffnessofmaterialislargeranditscomplianceissmall.Thedampingenergydissipationabilityofthesinglecolumnsystemwillbereducedwiththeincreaseofdampingratio.ThelimitstateofBeam-columnstructureisanalyzedbysettingthedifferentverticalload.Whenthe

6、horizontaldisplacementofthestructurecontinuestoincrease,thegravityeffectofthestructurewillbemoreandmoreobvious.Atthispoint,thestructurewillongoinghorizontaldisplacementunderitsowngravityandadditionalforces.Whenthedisplacementreachesacertainlimit,thestructurewillhavefallensincethestabi

7、lityofthestructurehaveIII太原理工大学硕士研究生学位论文collapsed.ThroughtheanalysisoftheDou-Gongbracketandbeam-columnstructure,thehysteresiscurvecorrespondingbecomesmorefullwhentheverticalloadincreases.Itshowsthatthestructureoftheenergydissipationisstronger.Whenthesamehorizontaldisplacementoccurs,th

8、erewi