基於GTN損傷理論的圓鋼管構件複雜受力狀態滯回特性

《基於GTN損傷理論的圓鋼管構件複雜受力狀態滯回特性》是依託北京交通大學，由邢佶慧擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於GTN損傷理論的圓鋼管構件複雜受力狀態滯回特性
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：邢佶慧
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

圓鋼管構件力學性能好、套用廣泛,但強震中圓鋼管及其構建空間結構體系仍有破壞，說明其地震破壞機理尚未透徹，相應抗震設計準則和技術措施仍需完善。目前圓鋼管軸心受力構件抗震性能研究較多，壓彎構件空間滯回特性亦有涉及，但均未考慮管材和加工工藝對低周疲勞特性的影響，缺乏從微觀反映構件損傷形態和變化的材料模型，且未根據空間結構地震回響特性考慮桿件軸力變化。因此，本項目擬建立合理體現屈服平台、包辛格效應、強化及累積損傷影響的GTN鋼材損傷模型，分別以熱軋、冷彎低合金和不鏽鋼構件為研究對象，選取常用幾何和設計參數，對其軸向拉壓、常軸力壓彎尤其變軸力壓彎複雜受力狀態滯回性能進行系統參數分析，輔以試驗，揭示其損傷破壞機理，提煉恢復力模型，力圖真正實現材料、構件乃至結構的多尺度精確全過程分析，給出合理抗震設計建議。項目成果對完善鋼管結構抗震設計方法和理論、科學模擬其動力災變過程、準確評價既有結構安全性尤為重要。

結題摘要

編寫了GTN、VGM、SMCS、CVGM、DSPS等多種微細觀損傷模型的UMAT和VUMAT用戶子程式嵌入ABAQUS中，針對國內多種建築鋼材進行實驗，識別其等向-隨動材料強化參數及微細觀損傷斷裂預測參數，實現了基於微細觀損傷理論的鋼材斷裂預測；分別選取典型單層球殼、柱殼算例進行地震作用下的動力全過程分析，統計其內力回響規律；針對大跨空間結構常用圓鋼管構件，在常用幾何和設計參數範圍內，依據球殼及柱殼地震內力回響規律，對其軸向拉壓、常軸力壓彎尤其變軸力壓彎複雜受力狀態下的滯回性能進行系統參數分析，並完成圓鋼管構件偏心拉壓和變軸力壓彎/拉彎等滯回性能試驗，揭示圓鋼管構件損傷破壞機理，提煉恢復力模型；基於微觀損傷斷裂預測模型，實現了網殼結構材料、構件乃至結構的多尺度精確全過程動力分析，真實模擬網殼強震下的桿件斷裂失效導致結構倒塌全過程，給出合理抗震設計建議。項目成果對完善鋼管結構抗震設計方法和理論、科學模擬其動力災變過程、準確評價既有結構安全性尤為重要。