英文翻译钢支柱的非弹性轮回模型

英文翻译InelasticCyclicModelforSteelBraces李和根01021022土木工程01-8班钢支柱的非弹性循环模型JunJin1andSherifEl-Tawil,P.E.,M.ASCE2摘要：一种能够精确模拟钢支撑非弹性循环反复运动的梁—柱构件已经出现。在压力—合成领域，一种采用以前的Euler运算法则的约束表面可塑性模型用来演示横截面塑性的变化轨迹。由于局部带扣而引起的横截面刚度的衰退可以通过一种损伤模型来计算。提出的计算公式已经应用于一个大的变形分析程序上面，通过观察模拟地震条件下各种不同的构件在承受反复循环荷载和冲击时的非弹性工作性能显示其能够预算变形并有足够的精确度。DOI:10.1061/~ASCE!0733-9399~2003!129:5~548!CE数据库受以下因素的影响：扣件，扣件的位置，边界曲面，可塑性。绪论有支撑的钢—框架结构在地震高发区域很流行。钢支撑提高了结构体系的侧向刚度和强度，在地震期间通过非弹性变形的方式帮助分散地震能量。钢支撑能够被设计成仅仅抵抗张力或者同时抵抗轴向的张力和压力。仅抵抗张力的钢支撑是体形很薄建筑的结构构件，这些构件的带扣早已经在承受压力的作用，所以在设计时可以不考虑这些张拉支撑的抗压能力。在强地震期间，仅有张拉支撑的建筑表现不尽如人意。并且在经常遭受强地震的地区这种结构不是很流行尤其是在（Bruneauetal.1998!.）。实验表明在总体上，张—压支撑体系在强地震期间的表现更为出色，但是这种支撑在严重反复荷载的作用下，它的性能状况是很复杂的并且还没有被完全的研究透彻。这些支撑构件的非弹性循环反复工作性能比较复杂，它受以下的物理现象影响：张拉屈服，受压状态下的扣件，扣件处承受压荷载的能力的衰退，反复荷载作用下的轴向刚度的衰退，在塑性铰接接区的低循环疲劳破坏，Bauschinger效应。这些因素使得这种分析模型的表达试的有效率变得复杂，这种有效分析模型能够精确模拟钢支撑的非弹性工作状态，然而，实用且可靠的分析工具对于现行的说明性抗震规范到实际应用基本设计规范是很重要的，这种设计规范要求精确地预计到结构倒塌的非弹性极限。这篇文章中对于梁—柱构件给出的公式能够模拟管状钢支撑的非弹性循环反复工作状态。这个模型应用在计算机分析程序当中，通过与分析计算做比较，从而检验单个钢支撑及三向支撑实验数据。无弹性的支柱带扣模型根据要模拟梁柱非线性工作的具体要求，非弹性结构模型可以被分门别类，分为大模型或小模型。模型中所要强调的是与无明显屈服点应变所对应的无明显屈服点应力（列如：与弯曲现象对应的弯矩）或者恰恰相反，在以面后的章出项的有有明显屈服点应变所对应的应力。因此，大模型比起小模型来具有更高的计算精确度，构成了绝大多数两维和三维空间结构大规模分析的基础。典型的大模型或者是集中式或者是分散式。集中式的原理是所有非弹性都聚集在杆件的端上，在一个近似有效的方式中，以此来计算非弹性材料的工作性能。另一方面，分布式模型比集中式塑性模型更为合理，因为它考虑到了沿长度方向上的所有截面而不是仅仅考虑到杆件的两端。然而，也正因如此，这种模型的计算花费也比集中式模型的更多。根据Ikeda和Mahin的研究，已用于模拟钢支撑非弹性工作性能状态的结构构件模型能够被有选择性的分为有限构件模型，现象模型和物理理论模型。但是，现象模型和物理理论模型有归属于大模型类别。由于其自身的功能特性，支撑杆件有限构件模型是最为严格和合理模型。但是有限构件模型应用成本高。现象模型是基于简化的hysteretic规则，这个规则仅仅模拟相应支撑杆件中对应于轴向位移的可观察到的轴向应力。这些模型都拥有局部自由度，采用磁滞周期来表示荷载—位移，这种方法又采用大量的直线段来表示。现象模型的使用要求为每个要分析的杆件输入的经验参数具有一定的规范性。输入的经验数据来源于实验或者是更为精确的分析模型的结果。尽管决定要输入什么样的数据有困难，现象模型已经被广泛的应用于非线性地震分析。例如：1973年的Nilforoushan地震，1977年的Singh地震，1978年的Jain地震，1980年的Maison和Popov地震，1984的Ikeda地震和1989Fukuta地震。拢闭正物理理挤论模型其比现象侵模型更者为基础属，其表价达式建野立在能丛影响非危弹性支蜓撑工作点性能状蜘态的物季理性质驻的基础贿上。例航如：物秋理理论脚模型考酒虑到了疲挠度和营轴向间妻相互作挑用的结旦果并且闸是大变施形分析底公式的叔一部分伐。跟现垮象模型久不一样子的是，剧给物理充理论模衣型输入熟的参数斩是以材堆料的性造质为基济础的，虚比如：牢钢材的晶屈服强芦度，弹穿性模量粒，几何典性质上姓的截面表面积和伴惯量等趣等。支却撑杆件茅的物理鼓理论模男型最简途单最普初遍的应瑞用是在与集中式枯大模型桶当中，油比较特肢别的是潮，这样匹的模型么是由在诸跨中铰够接而成禁的燕弹性元退件组成冤。使用毁边界条佣件是栓伏接，在遇杆件固者接条件毛下，取还有效长上度部分插作为栓经接考虑我。这种聋模型的额例子可落以在以在下的文黎献中找况到：部Nil竿for盘ous已han万桐（活197郑3唐），帝Non穗aka独茅（栋197爱3,1滔977圣），恐Gu归ger绢li更and阅Go打el希（违198误2梁），程Shi深bat咐a得（守198稠2矮），幻Rem紧enn革iko棍van厚dW画alp游ole比熟（汇199剑7b坝）。械筐严在已出肚版的物衡理理论尚模型当吹中，绝莲大多数馒都有大索的限制够，最为牛重要的美是：负（妻1刑）假设拆集中非佩弹性状唉态是发坦生在塑咳性铰接惜区域，很并没有耕明确地天考虑到使沿构件她长度方虫向塑性遇展开。趣（符2踩）从塑亏性到塑载性的过冠度迅速访没有考室虑到伪Bau冻sch态ing偶er好妈效应版（既3圆）红循环反信复作用爱下，轴睛向刚度尿的降低驴没有被乘模拟到昌。居（势4膛）边界锄条件是姓栓卡—积—骗栓接的槐。精确思的物理偿理论模添型试图胡解决一算个或更然多的这脾样的限匹制。例巾如腐：替198蠢4己年的斗Ike菊da林and寇Ma享hin隙模型意，抓199弓7权年的芳Rem躺enn父iko季va疏nd隶Wal窗pol溜e粒模型都闸考虑到符了茶Bau碌sch藏ing桂er紧转效应和阀循环反付复荷载青作用下赴支撑轴割向刚度抽的降低背。挥这篇文椅章描述嫌了被用夹来演示毛非弹性煮支撑扣承的超梁绕—任—找柱模型殊。提出关的模型翁解决了晴前面的僻所有限奥制。也移就是说诸它考虑亿到了沿散长度方能向和截调面方向霜塑性的拉逐渐展纲开，模贝拟了循馆环反复箱荷载作障用下轴绕向刚度对的降低次，在边残界条件骑上也没筒有限制著。这个火模型属宝于分布用试大模潮型，利纠用到了滋约束表巴面的塑秧性模型唐（约束翠表面塑悠性模型区应用在最截面水沉平上表樱现应力棵合成和皮无明显猎屈服点运的截面虑应变之柴间的联农系，也故就是和碑重心的变轴向应筹变和弯底曲之间均的联系装。提出杨的这个亚模型是妻对其他释先前已婚经被必El-袖Taw挪il执and食De签ier返lei框n亮（琴200滨1a,扬b隙）发明阿的模型葱的一种翠延伸，怜并且被殊公式化必。这个座公式也某考虑到份了由模电拟钢支窃撑杆件仔非弹性徒工作状得态带来拉的挑战异。通过休分析数啄据倍和先197剖9套年猛Pop脖ov逆的实验拘结果拣；杨198父0旺年洋Bla泳ck贱的实验胖结果刑；语198无0备年滑Gha糊naa镜t券的实验辅结果之剂间的比色较校验浙已发明尊的模型湖应斧力忽—谁—瘦合成塑身性愁梁柱的蛮应遮力律—退—朽合成塑呢性模型视涉及到糠对用以疾模拟在贝轴向力鞭和弯矩款共同作斩用下非澡弹性状武态的古绸典应妄力塞—枪—事空间塑耐性规则姐的适应刻。对于插集中铰格接模型库，杆件陡力跟杆撕件的端顺变形有西关（轴毒向缩短抵和旋转壤），然灭而，对怨于分布芬试模型签，如归例江1免所示，身截面力努跟无明寻显屈服垄点的截刻面应变粱有关（校重心轴弃向应变百和弯曲乡）。增悉加的截杨面雪力线d靠F画和无明任显屈服昏点的应爱变青d皱E掉被定义识为：障d荷F晃=殃<役dP水dMz岂dM宅y类>胆T秒卷苹（杆1脚）洁境老d塑E=忘<瘦d蜡∈窝d搭Φ撑zd脂Φ抹y努>猫T忙施殊遇（迫2绍）从Fig欢.1伍.社Str乡ess斧re涉sul屡tan姑ts段and吸co睬rre禾spo帖ndi挥ng化gen吧era芒liz坚ed速str让ain靠s码其中谈：荣P蚂=鼠轴向荷啄载铁；霸Mz全签和崖M耍y劫分别等钞于最大圈，最小蔽弯匙矩隶;阻ε挤=矮轴向重贪心截面妙应变；绳Ф巨z忠和候Ф奉y潮分别是椅最大最教小轴向疗弯曲率惠。增加锣的应变纯能进一争步被分餐成弹性已和塑性伶分量：似d品e罗=序d乔e觉e宴+之d主e店p子约束表李面模型俘运动学扑塑性公西式的运甚动学受态约束表斑面模型准的支配贴。塑性央模型的筋受荷平港面和约抖束表面区如愈例捆2艇所示（乐二维空搬间平面坝）。模竖型由两目个嵌套问表面组盏成，在佩由内表礼面或者赌受荷表陶面包围挥的一个摘区域里属，我们音假设横寿截面是京弹性的会。两个仓表面相粥交的部损分对应疫于横截肚面的部中分屈服敲，约束渴表面代盐表完全小的塑性胶。这两愤个表面闷的运动聪受一个沟运动学扰的硬性受规则所片支配，衰在规则驱中规定费这两表盼面可以摘被调动悬但不能懂被改变笋形状和遗旋转。栽出于计拖算方便流的目的舒，我们厚假设受队荷表面纺是约束愉表面的蒙鳞片化少版本，蚂这样就煎能确保缘受荷表葡面的位胶置在约浮束表面咽之内且叮没有与占约束表询面交迭哄。刘功貌例形2录图中懒点友A属表明：纸当受荷盼表面里甘的合成长应力达哑到适当寇值时，跌横截面搜里就开故始出现敏最初的眨屈服。陪在塑性乌受荷的制起始值开一定，霸且连续腰受荷情芦况下，估约束表打面上的识一个变滋化点获决定受兄荷表面姻沿连迟接仪A贼和列的连杆线吓U封调整。段约束表炒面的调饰整方向庄跟受荷圈表面一咳样，但估是速度书慢一些浩。如偏例财2因所示，延在约束摸表面上誓的这个岔变化的陶点是决打定了的封，这样顽才能使建受荷和叛约束表男面上晨的烛A辜和阁点处的凑法线相筒互平行茶。受荷香表面的啄运动方酬向跟留Mro迷z躺’席s梢运动学击上硬性其规则所喇指方向理一致（夏Mro冠z1觉967苏）。为感加强连归续性条切件，表群面运动丑的量级胳是一定漂的，这凡样可以可维持加天强点与钓受荷表尤面之间睬的联系惹。一旦等受荷表斗面与约剪束表面呆接触，彻Mro掌z往’木s馒撕规则就多不再适馆用，因梅为此面的运动发壶生在表秒面倾斜说方向上称，也就毫是说平帝行于柔例析2惑中贺的梳g隆。两表信面接触呆后持续悄荷载就查必然使缠用以往程的限Eul绪e野r侦方案，杂这将在邪本章后伍面讨论删。寄时刷U怪是不明奥确的，歪并且，谎这样的服话，表封面运动我是假定猪由品Pra饭ger寒规则支即配的（恒Pra疮ger始19聚56受），此屈时，表姑Fig膛.2艇.齿Bou五ndi乔ng铜sur逐fac历em赔ode哥lf孟or宜ste盏el轧mem词ber敌s的JOU垮RNA兴LO霉FE术NGI掉NEE锈RIN饮GM内ECH草ANI姜CS议©A己SCE饼/蛮MAY述20锅03购/惹549拼有明显指屈服的撤应坛力欧—午—帆应变关郊系逆眉使用受嘴力和约腹束表面柱时，后队面的公植式给出棉了相对割于主要作弯矩和绞轴向力练的塑性攀横截面卫刚度进系数并秋如弟例规3昌所示：挑摧愤戏凉（璃4坑）轿Fig流.3轮.营For胆ce别ver筑sus体ge痛ner踪ali连zed悲pl悦ast去ic命str鱼ain致re叉lat盖ion况shi捞p拦镇其中：钱弹性截恶面刚度蜂系数；傅=回每个主旗要方味向秋i专的模型熔系数。错对于别例滤3匹，参数僻控制了绘残余硬册性刚度鹅，同理末参数侨控制了悲横截面预屈服开骡始后柔洒化率乓。劈熄表示最益接近约殊束表面根的力点苏。骗当秃d=钩时，截胜面是弹百性的并悟且塑性油刚度摸岔量设为斜无穷大卫。涝当被d=闸0甜时，力炒点在约甚束表面朗上，表客明塑性萝刚度的笛软化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