英文翻译钢支柱的非弹性循环模型

英文翻译InelasticCyclicModelforSteelBraces李和根01021022决土木工绸程醋01-躁8未班拦钢支柱的非弹妥性循环模型决宪斑终的爽苗江JunJi脚n1and犬Sheri巩fEl-T朋awil,秩P.E.,敢M.ASCE哀2蚂含摘要炉：吩一种能够精确置模拟钢支撑非庭弹性辣循环反复运动筐的绝梁悔—供柱构件已经出芳现。在压傅力差—惊合成领域，一掏种采用以前美的揭Euler镇运算法则的骂约束表面可塑旺性模继型留朵用来巨演示横截面塑盆性的变化轨迹挥。由于局部带遵扣糕而引起的横截什面刚度的衰退武可以通过一种葡损伤模型来计墓算。提出的计隆算公式已经应碧用于一个大的搬变形分析程序缴上面，通过观岭察模拟地震条遣件下各种不同籍的构件在承受祝反复循环荷载蚀和冲击时的非晚弹性工作性能阁显示其能够预狐算变形并有足斜够的精确度。脏翠DOI:肺10.106汉1/灵~寒ASCE必!升0733-9击399件~区2003腾!抛129:5菠~娘548丛!景荡板念姨择额刑肺C绒E岭数据库受以下提因素的影响：棋扣件，扣件的脆位置，边界曲鲜面，可塑性止。合蚁烫河绪论悄有支撑的私钢胡—忠框架结构在地猴震高发区域很如流行。钢支撑宰提高了结构体委系的侧向刚度蓝和强度，在地带震期间通过非似弹性变形的方亭式帮助分散地撒震能量。钢支遥撑能够被设计针成仅仅抵抗张丛力或者同时抵喂抗轴向的张力踩和压力。仅抵刚抗张力的钢支扑撑是体形很薄涝建筑的结构构斜件，这些构件衰的带扣早已经摔在承受压力的欺作用，所以在览设计时可以不首考虑这些张拉荒支撑的抗压能境力。在强地震今期间，仅有张向拉支撑的建筑琴表现不尽如人灶意。并且在经蓝常遭受强地震象的地区这种结因构不是很流行爽尤其是在（厅Brunea康ueta自l.199穴8沸!揪.思）。实验表明雾在总体上，涉张活—超压支撑体系在网强地震期间的洲表现更为出色贞，但是这种支参撑在严重反复瞒荷载的作用下材，它的性能状兴况是很复杂的肤并且还没有被浅完全的研究透网彻。院竖啦这些支撑构件萄的非弹性循环箭反复工作性能动比较复杂，它拖受以下的物理打现象影响：张欣拉屈服，受压柱状态下的扣件宜，扣件处承受瓶压荷载的能力拨的衰退，反复暂荷载作用下的宪轴向刚度的衰兴退，在塑性铰笼接接区的低循党环疲劳破坏，提Bausch聚inger慨效应。这些因粮素使得这种分峰析模型的表达劫试的有效率变敬得复杂，这种亡有效分析模型毛能够精确模拟绩钢支撑的非弹乏性工作状态，屡然而，实用且踏可靠的分析工跟具对于现行的末说明性抗震规坚范到实际应用辆基本设计规范舰是很重要的，甩这种设计规范佛要求精确地预安计到结构倒塌增的非弹性极限若。昼这篇文章中对逐于次梁衬—惩柱构件给出的帖公式能够模拟缘管状钢支撑的有非弹性循环反凶复工作状态。江这个模型应用徐在计算机分析乘程序当中，通稀过与分析计算贿做比较，从而运检验单个钢支资撑及三锣向支撑实验数烛据。田无弹性的支柱叠带扣模型项根据要模拟梁懒柱非线性工作轻的具体要求，修非弹性结构模咸型可以被分门询别类，分为大聚模型或小模型截。裁模型中所要强淘调的是与则无烂明显屈服点挠应变所对应的纤无凤明显屈服点肤应力（列如：胶与弯曲现象对丰应的弯矩）或笛者恰恰相反，秧在以面后的章黎出项的有页有明显屈服点悬应变所对应的朵应力。因此，普大模型比起小划模型来具有更银高的计算精确次度，构成了绝威大多数两维和竟三维空间结构剖大规模分析的股基础。典型的遗大模型或者是师集中式或者是秆分散式。集中察式的原理是所塞有非弹性都聚吨集在杆件的端己上，在一个近氧似有效的方式间中，以此来计晒算非弹性材料此的工作性能。行另一方面，分敲布式模型比集欣中式塑性模型讯更为合理，因服为它考虑到了芝沿长度方向上互的所有截面而宅不是仅仅考虑雨到杆件的两端页。然而，也正亲因如此，这种四模型的计算花凤费也比集中式磁模型的更多。绢伍锯根据职Ikeda亭和相Mahin挂的研究，已用煮于模拟钢支撑竭非弹性工作性座能状态的结构倒构件模型能够赠被有选择性的极分为有限构件粪模型，现象模便型和物理理论柏模型。但是，奸现象模型和物秧理理论模型有属归属于大模型沈类别。由于其苏自身的功能特脊性，支撑杆件惠有限构件模型悬是最为严格和垮合理模型。但能是有限构件模箩型应用成本高辜。现象模型是舱基于简化的怒hyster鹿etic扩药规则，这个规辛则仅仅模拟相摸应支撑杆件中撑对应于轴向位膏移的可观察到缸的轴向应力。铸这些模型都拥狠有局部自由度荡，采用磁滞周里期来表示荷庭载仙—女位移，这种方刑法又采用大量枯的直线段来表瓣示。现象模型盆的使用要求为问每个要分析的搭杆件输入的经判验参数具有一备定的规范性。澡输入的经验数尝据来源于实验炼或者是更为精汇确的分析模型筒的结果。尽管冰决定要输入什拐么样的数据有懂困难，现象模腾型已经被广泛之的应用于非线茶性地震分析。脖例如准：乎197著3猾年土的唐Nilfor膛oushan煤地震豆，岔197雀7向年的愈Singh疮地震借，爆197新8展年的效Jain口地震歪绩，退198劈0难年的鞋Maison捏荣和辅Popov渗衔地震，趣1984推的辨Ikeda洲地震章草和愈1989F庄ukuta番地震。刊挽绵物理理论模型仁比现象模型更黎为基础，其表颂达式建立在能脾影响非弹性支寄撑工作性能状优态的物理性质临的基础上。例雨如：物理理论鼓模型考虑到了臭挠度和轴向间冬相互作用的结逃果并且是大变骂形分析公式的公一部分。跟现天象模型不一样巷的是，给物理冒理论模型输入快的参数是以材军料的性质为基谁础的血，比如：钢材亡的屈服强度，键弹性模量，几妙何性质上的截纽面面积和惯量描等等。支撑杆葵件的物理理论世模型最简单最脸普遍的应用是垒在集中式大模抚型当中，比较既特别的是，这妥样的模型是由迷在跨中铰接而安成的污弹性元件组成顿。使用边界条住件是栓接，在域杆件固接条件哲下，取有效长改度部分作为栓芝接考虑。这种仔模型的例子可炒以在以下的文蹄献中找到：蜡Nilfor继oushan矩膜（健1973晃），贫Nonaka眼配（带1973,1绵977父），尘Guger流liand蛇Goel沿（废1982拦），雄Shibat条a隆（勾1982苹），妙Remenn评ikovan荣dWalp绪ole喜（滔1997b糠）。句收副在已出版的物睛理理论模型当棚中，绝大多数再都有大的限制海，最为重要的傲是：制（湖1延）假设集中非肤弹性状态是发导生在塑性铰接闸区域，并没有称明确地考虑到答沿构件长度方做向塑性展开。满（妖2愿）从塑性到塑学性的过度迅速具没有考虑到滑Bausch描inger甘乐效应赶（堤3她）豪循环反复作用帐下，轴向刚度鹊的降低没有被叔模拟到。蔽（触4恶）边界条件是估栓脊—缴—阴栓接的。精确纹的物理理论模垮型试图解决一孕个或更多的这肢样的限制。例御如琴：兰198社4爬年的滨Ikeda饺andMa况hin接模型东，借199颈7轧年的都Remenn硬ikova裳ndWal现pole缺模型都考虑到叉了堆Bausch络inger蓄诵效应和循环反饰复荷载作用下犬支撑轴向刚度滑的降低。欧这篇文章描述烂了被用来演示么非弹性支撑扣巧的妹梁逃—宰—娘柱模型。提出饥的模型解决了享前面的所有限明制。也就是说戴它考虑到了沿税长度方向和截木面方向塑性的围逐渐展开，模贵拟了循环反复韵荷载作用下轴忌向刚度的降低醉，在边界条件忧上也没有限制喂。这个模型属凯于分布试大模业型，利用到了储约束表面的塑蚕性模型（约束徐表面塑性模型伐应用在截面水耳平上表现应力幻合成和无明显瞒屈服点的截面耗应变之间的联亡系，也就是和啊重心的轴向应算变和弯曲之间抖的联系。提出料的这个模型是不对其他先前已偶经被楼El-Taw芽iland赏Deier音lein桐（艺2001a,善b领）发明的模型晨的一种延伸，零并且被公式化复。这个公式也表考虑到了由模岂拟钢支撑杆件漫非弹性工作状母态带来的挑战诊。通过分析数获据匪和色197长9棚年忧Popov毫的实验结果药；尽198授0询年灯Black累的实验结果饺；新198粗0掌年介Ghanaa连t世的实验结果之索间的比较校验舍已发明的模型乖针阶应侧力汉—梦—润合成塑性锦梁柱的应挖力轰—鲁—减合成塑性模型抹涉及到对用以蛾模拟在轴向力扭和弯矩共同作桶用下非弹性状膜态的古典应登力柴—虫—飞空间塑性规则垦的适应。对于锁集中铰接模型俘，杆件力跟杆阵件的端变形有浴关（轴向缩短面和旋转），然服而，对于分布搏试模型，如企例涨1俯所示，截面力边跟无明显屈服孙点的截面应变闹有关（重心轴陡向应变和弯曲猴）。增加的截给面迎力俊d偏F均和无明显屈服增点的应久变延d旦E唱被定义为：厕估苹d居F阻=经<薄dP船纲dMz喊受dMy错>阁T披朴（饿1姑）叠换d妈E=育<约d家∈矮订群d碍Φ态z约某d龙Φ室y帆>机T砖呈碎杠（延2暴）伪Fig.1编.佣Stress嘴resul典tants齿andco斜rrespo刻nding闻genera峰lized雹strain诞s倘其中乌：订P宋=难轴向荷载会；皱Mz派倘和费M劈y董分别等于最大撇，最小弯犬矩肤;薪ε范=澡轴向重心截面楚应变；单Ф除z饿和晃Ф细y凭分别是最大最哈小轴向弯曲率轨。增加的应变况能进一步被分伍成弹性和塑性肚分量：钱d匠e召=极d铺e财e爬+域d分e师p吐约束表面模型犯运动学币塑性公式的运喘动学受约束表谈面模型的支配超。塑性模型的毕受荷平面和约美束表面如廊例会2海所示（二维空每间平面）。模南型尸由退两个嵌套表面货组成，在由内史表面或者受荷锋表面包围的一薄个区域里，我拳们假设横截面舱是弹性的。两消个表面相交的计部分对应于横后截面的部分屈析服，约束表面势代表完全的塑惹性。这两个表零面的运动受一泡个运动学的硬轮性规则所支配正，在规则中规序定这两表面可绵以被调动但不诊能被改变形状脂和旋转。出于侄计算方便的目鼻的，我们假设衡受荷表面是约旱束表面的鳞片伶化版本，这样园就能确保受荷拼表面的位置在眠约束表面之内筛且没有与约束戒表面交迭。洞菜多例络2或图中撇点毅A筒表明：钥当受荷表面里装的合成应力达泡到适当值时，警横截面里就开汪始出现最初的前屈服。在塑性皱受荷的起始值颂一定，且连续询受荷情况下，洒约束表面上的江一个变化点问决定受荷表面善沿连卸接飞A认和仰的连政线栏U禽调整。约束表寄面的调整方向两跟受荷表面一约样，但是速度馋慢一些。如奏例灿2嗓所示，在约束愿表面上的这个卵变化的点是决刑定了的，这样温才能使受荷和枯约束表面上绿的拨A崭和何点处的法线相钓互平行。受荷京表面的运动方的向跟肾Mro选z静’束s虾运动学上硬性宫规则所指方向堂一致厦（沸Mroz1造967某）。为加强连域续性条件，表旬面运动的量级图是一定的，这猎样可以维持加此强点与受荷表阶面之间的联系兄。一旦受荷表斯面与约束表面股接触，宰Mro罪z圾’济s润亿规则就不再适象用，因为此面筹运动发生在表笔面倾斜方向上滤，也就是说平脆行于须例谢2称中猴的眉g廉。两表面接触绍后持续荷载就忧必然使用以往晓的禽Eule撞r蛋方案，这将在仍本章后面讨论毯。斯时裤U羊是不明确的，兼并且，这样的凳话，表面运动氧是假定由催Prager睛规则支配的（医Prager翼1956冰），此时，表熄Fig.2新.谈Boundi伟ngsur蠢facem删odelf符orste坐elmem侵bers兼JOURNA盛LOFE忌NGINEE邻RINGM晋ECHANI俘CS©A抖SCE/旱MAY20纲03/杜549赴有明显屈服的霸应力虎——沃应变关系模幸踩使用受力和约坡束表面时，后键面的公式给出哨了相对于主要市弯矩和轴向力屋的塑性横截面摊刚度演系数并如惭例彼3房所示：建体尝凉肢环役校冬绵叔恋（德4尝）扮Fig.3呜.韵Force层versus蛮gener俊alized决plast沫icstr炼ainre楚lation牛ship肾档其中：攀弹性截面刚度裙系数；停=毕每个主要方露向剧i屑的模型系数。厌对于奖例怀3回，参数财控制了残余硬伞性刚度，同理败参数朵控制了横截面付屈服开始后柔腔化率联。蜘旺表示最接近约粒束表面的力点刊。碧当省d=舱时，截面是弹咬性的并且塑性最刚度摸量设为拣无穷大。捧当烟d=偶0拘时，力点在约色束表面上，表疗明塑性刚度的爪软化率等于跑。在两极限之袖间负（返d=慕，姐0胶），塑性刚度湾是奔d筛的函数。顾Table提1.务Plasti激cityC同alibra摆tionP厘aramet申ers椅Direct亭ion蹄ζ合k2礼ζ肤k钻霉Axial蚊0,悠005属6煮,涌0酸1,0怕0,1录1,0袖Major品0,005冷0,7隙1,2洗2,0扑3,0恩Bendin蜡g站Minor奇0,005搜0,7僚0,85温2,0委3,0耻Bendin娱g熊反之，在应力燕—纽基本塑性变形裤中，距亏离休d节一般被当作是正受荷表面和约惊束表面上力和炭变化点之间的咳距离。这对于执应力合成塑性兼是很不相称的诱，此时，轴向存应力和弯矩的参容许值在大小旬上有显著的不蜘同。在弯矩与讯轴向荷载相对堵应时，容许值爹在单位上还是恐不一样的。采肯用的这种方法牲分别求出三个覆主要方向上的布塑性刚度模量腥，求出的值用搜来区分三个方春向上的不同距矿离勿在每个主要方妙向上，胁换是新的塑性荷贩载进程开始处伴的距离。不管啄什么原因，宝d珍超过衰时，舍取值亦d屿。厉这在卸载时或毫是当方向发生辆大的改变以至秆一个新的塑性逐进程开始时都记会发生。当三灶个方向的任何膨一个枝d鸭值售超过止时，每个方向静上的艰初值都将被重哑新设定。卸载环—攻加载循环的幅光度过大也能引雅起问题，我们勉采用描Sfakia紧nakis时淘andFa携rdis短（家1991炒）佛研究的出来的讲方法来处理。美研究中使用的量塑性参数奇用光纤截面模仙型来校准。把屿使用精确的甜（栗4亚）时与有明显晋屈服应变所对穷应的应力与截再面滤为贡w350*1皇4仓7撕的完全弹性的疯可塑性钢试件蹈的光纤分析数宗据做比较以达纵到校准的目的洽。该方法的详汪细内容读者可补以查阅资苗料柳E1-Taw冠i舟l超和滤Deierl辜ein(20勉01b泳)苹。选择这种特洒殊截面用以代叛替典型中等重独度包金箔反的罚w贡型钢。使用费（幼4沟）的实验表明塘相应的横截面卖与所选的校准吩参数的大小之应间没有关联，竭并且实验在一埋定的截面重量教和类型包括管弹状杆件范围内瑞进行顺利。校钳准参数列在梢表器1挺中。塑性流云公式厘的一项功能就包是以应力合成颜结劳果匠F锐（一个描述在谋应力合成空间起表面位置的补乏偿向量）描述磁受荷表面和变番硬参鱼数法K遭。提出的公式鹊中，这个表面本表示横截面的犯初始屈服。当灿塑性能量的增旁量是正时，塑境性加载发生。盲19废5守9融年扒，昆Drucke拜r膀苗把强化塑性材广料的工作定义度为一项在荷载刺增量为正时完下成的工作，并迈且在加协载毯-诱卸载循环中完膏成的这项工作故是非负的，渐壤渐地，这个定醋义就作率为另Drucke睡r锣万假定为大家所抚知。虽然最初虑是为研究应俘力范-呆应变性质发明地的，但可以延需伸应用到横截耽面应力合成分棒析研究。这个侧假定产生了两久个对强化横截旷面工作很重要扰的结果，业在装Drucke印rde协四判断中，在正甚常条件下，对愈于受荷表面的协突出部分来说谁，强化横截面躬的工做是稳定维的。正常条件皇意味着受荷表繁面（屈服表面牧）的塑性变形享是正常的，这故一点对于非弹交性刚度矩阵的裁引出及为塑性如受荷和塑性卸折荷的检验提供疗一种简便方法终是