考慮損傷累積效應的鋼結構地震損傷機理研究.pdf

1、強震下建筑結構發(fā)生的嚴重損傷與倒塌破壞是造成震后巨大經濟損失和人員傷亡的主要根源。以往研究中,建筑結構的地震反應數(shù)值分析很少考慮損傷累積效應與失效破壞準則,這樣勢必影響建筑結構地震反應的計算精度。
　　 本文從連續(xù)介質損傷力學和微觀空隙發(fā)展理論出發(fā),研究強震作用下鋼結構的損傷機理。損傷宏觀體現(xiàn)為材料屈服強度和剛度的下降,因此將損傷引入到鋼材的本構模型中以考慮材料強度與剛度的退化；損傷又源于材料不可恢復的改變,通過損傷演化方程聯(lián)系

2、損傷和不可恢復的塑性變形。
　　 本文的主要工作內容與取得成果如下:
　　 (1)基于現(xiàn)有的非線性連續(xù)介質損傷力學原理和微觀空隙發(fā)展理論,將損傷因子和失效準則引入到Krieg& Key材料本構模型中,來表征鋼材在強震作用下強度和剛度的退化,并編制基于有限元軟件LS-DYNA的材料子程序以實現(xiàn)數(shù)值分析。應用有限元軟件LS-DYNA建立已有試驗結果的鋼柱數(shù)值模型,比較數(shù)值模擬結果與試驗結果,驗證引入損傷因子和失效準則的本構模

3、型的正確性和適用性。
　　 (2)采用本文改進的Krieg& Key材料本構模型對強震下的鋼柱地震反應進行數(shù)值模擬分析,揭示鋼柱強震下的損傷演化過程和破壞機理。結果表明,與未考慮損傷累積效應相比,考慮損傷累積效應時鋼柱豎向承載力明顯降低、柱頂峰值位移和殘余位移增大以及非線性耗能能力下降。
　　 (3)采用本文改進的Krieg& Key材料本構模型分別對為3層、9層、20層三個典型鋼框架模型進行地震反應分析,揭示鋼框架結構