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1、西安理工大学学报JournalofXi.anUniversityofTechnology(2006)Vol.22No.193文章编号:100624710(2006)0120093203Bouc2Wen模型在弹塑性时程分析中的应用徐长玉,张俊发(西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048)摘要:详细推导了Bouc2Wen模型的全量和增量形式的数学表达式,并将其应用于地震作用下结构的弹塑性时程分析,降低了恢复力特性曲线中拐点处理的难度,减小了计算量。实例计算结果表明,Bouc2Wen模型的计算结果和双线性模型的计算结果非常接近。关键词:
2、Bouc2Wen模型;拐点;弹塑性;时程分析;恢复力特性中图分类号:TU311.4文献标识码:ATheApplicationofBouc2WenModelinElastoplaticTime2HistoryAnalysisXUChang2yu,ZHANGJun2fa(FacultyofWaterResourcesandHydraulicPower,Xi.anUniversityofTechnology,Xi.an710048,China)Abstract:Thewholedealandincrementdealmathematicale
3、xpressionofBouc2Wenmodelisde2ducedindetailsandalsoappliedintheelastoplastictime2historyanalysisofstructuresundertheseismicaction,wherebythedifficultiestodealwiththeinflectionpointsintherestoringforcebe2haviorcurveareloweredinsuchawayastoreducecalculationquantities.Theres
4、ultsfromthepracticalexamplecalculationindicatedthatthecalculatedresultsbyBouc2Wenmodelarefoundtobeverysimilartothosebythebilinearmodel.Keywords:Bouc2Wenmodel;inflectionpoint;elastoplaticity;thetime2historyanalysis;resto2ringforcebehaviors弹塑性时程分析被认为是结构弹塑性时程分析的最可靠方法。对结构进行弹
5、塑性时程分析,需要解决以下几个问题:¹输入地震波记录的选择;º确定结构的分析模型;»质量矩阵和阻尼矩阵的处理;¼确定结构或构件在反复荷载下的恢复力特性;½振动方程的积分方法;¾编制计算程序。可以看出,进行弹塑性时程分析的技术复杂,计算耗费机时且计算工作量大。其中结构或构件在反复荷载下的恢复力特性曲线的处理是进行弹塑性时程分析关键之一。1Bouc2Wen模型图1Bouc2Wen模型Fig.1ThemodelofBouc2Wen1.1全量模型载拐点处与屈服指数e有关,当e较大时它是双线性模型,Bouc2Wen模型如图1所示。在这种模型中,恢
6、复力F随着e的减小加载拐点越光滑,当e=1时是典型的Bouc2可以用式(1)来表示:Wen模型,而且由方程式(1)知道在Bouc2Wen模型中加载F=rKU+(1-r)RZ(1)拐点就不用处理,这样使程序大大简化;对于卸载拐点是由式中Z取决于式(2):状态变量Z和支座的运动速度ÛU来控制的。ÛZ=KÛU(1-
7、Z
8、e)/RÛUZ>01.2增量模型(2)ÛZ=KÛU/RÛUZ[0在进行弹塑性时程分析中,结构的运动方程为:式中R为支座屈服力,U为支座位移,K为支座一相刚度,ZM$&U+C$ÛU+K(t)$U=$P(t)(3)为状态变量(-1
9、[Z[1),r为屈服比,e为屈服指数。式中:Bouc2Wen模型在拐点处理上具有明显的优点,它的加K(t)$U=$F(4)收稿日期:2005210226作者简介:徐长玉(19802),男,山东临沂人,硕士生。张俊发(19612),男,陕西白水人,教授,研究方向为建筑结构抗震。E2mail:zhangjunfa@xaut.edu.cn。94西安理工大学学报(2006)第22卷第1期由式(4)可知:本文对隔震结构体系框架部分采用层间剪切模型,对铅芯叠K(t)=dF/dt=ÛF(5)层橡胶支座采用弹簧单元模拟。结构计算模型如图2所示。dU/d
10、tÛU4)地震输入参数。设计时所用的各项参数和地震输入由式(1)可知:参数分别如表2和表3所示。ÛF=rKÛU+(1-r)RÛZ(6)表2设计时所用的各项参数把式(6)代入式(5)得:Tab.2Design
