基于累积塑性变形的屈曲约束支撑低周疲劳寿命评估

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1、学校代码：10286分类号：TU352.1密级：公开UDC：624学号：150958基于累积塑性变形的屈曲约束支撑低周疲劳寿命评估研究生姓名：华坤导师姓名：吴京教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年6月5日二级学科名称结构工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席孟少平教授评阅人S005184-1S005184-22018年6月5日硕士学位论文基于累积塑性变形的屈曲约束支撑低周疲劳寿命评估专业名称：结构工程研究生姓名：华坤导师姓名：吴京教授LowCycleFatigueLifeEstimationofBuckling

2、-RestrainedBracebasedontheCumulativePlasticDeformationADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHuaKunSupervisedbyProfessorWuJingSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，，除了

3、文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写过。的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。災必‘６：研宄生签名：日期１东南大学学位论文使用授权声明东南大学《中国学术期刊（光盘版）》电子杂、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、志社有限公司、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位、万方数据电子出版社。论文的复印件和电子文档，可以采用影印本人电子文档的、缩印或其他复制手段保存论文一，内容和纸质论文的

4、内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中。论文的公布、英文摘要等部分内容（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。签名：：研宄生签名：曰期＿导师摘要基于累积塑性变形的屈曲约束支撑低周疲劳寿命评估摘要屈曲约束支撑（Buckling-RestrainedBrace,BRB）作为一种金属屈服型耗能构件，在新建结构设计和已有结构的抗震加固中得到了广泛的应用。BRB的显著优点在于其能够集中损伤，震后可更换。然而目前尚没有一套合理有效的损伤评估方法定量分析BRB在地震作用下经历的损

5、伤程度，从而无法预测其在经历大震后剩余的低周疲劳寿命，导致工程上在震后更换BRB时没有明确的评价指标。而BRB的累积塑性变形（CPD）与其加载历程密切相关，在一定程度上能够反映BRB的低周疲劳寿命，也是AISC2010等规范衡量BRB低周疲劳性能的关键指标。为此，本文在理论推导和数值模拟的基础上，结合一种机械表式位移计的设计，提出了一种基于累积塑性变形的屈曲约束支撑低周疲劳寿命评估方法，对BRB的剩余低周疲劳寿命进行评估以指导损伤程度较大的危险BRB进行更换。主要的工作和研究成果如下：（1）提出BRB在常幅加载下的累积塑性变形曲线（C-CPD曲线），分析了该曲线的相

6、关特性，讨论了不同参数的改变对C-CPD曲线的影响。结果表明：C-CPD曲线能够描述BRB在常幅加载下塑性应变范围Δεp与破坏时累积塑性变形CPDt值之间的关系。该曲线可由Manson-Coffin寿命曲线准确推导而得，是BRB产品的“固有曲线”，只与其产品参数有关，而不受其他因素的影响。该曲线经过零点，并呈现出明显的“两段式”特征。分析表明，疲劳参数对C-CPD曲线的形态有着显著的影响。（2）提出BRB在时程加载下的累积塑性变形曲线（R-CPD曲线），给出了获取R-CPD曲线的求解流程。在此基础上，分析了R-CPD曲线的相关特性，验证了求解过程中所采用计算方法的准

7、确性，进行了CPDt与各相关指标间的灵敏度分析，以及R-CPD曲线的参数化分析。结果表明：R-CPD曲线能够反映BRB在地震作用下最大塑性变形与破坏时累积塑性变形CPDt值之间的关系。该曲线需通过BRB框架的大量IDA分析结果拟合得到，其对地震波的敏感性不高，且受BRB核心板面积、结构楼层数和结构布置方式影响较小，而受疲劳参数影响较大。（3）设计了一种能够测量累积塑性变形和最大塑性变形的机械表式位移计CMM，用以实现CPD曲线中相关参数的测量。详细介绍了CMM的基本构造、传动原理以及测量过程，并给出了一种可采用的安装位置及测量方案。对CMM的工作性能分析结果表明