間隙對(duì)自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐性能影響分析

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722093

摘要：為研究間隙對(duì)自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐性能的影響，采用ABAQUS對(duì)不同間隙情況下的支撐進(jìn)行有限元建模，并對(duì)比滯回性能。得出結(jié)論：合理的間隙取值應(yīng)在1.5mm與2.5mm之間。

關(guān)鍵詞：間隙； 自復(fù)位；有限元

中圖分類號(hào)：TU352.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2015年，喻圣潔開發(fā)了一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐 [1，2]。為研究?jī)?nèi)外套管與中間管間隙大小對(duì)支撐性能的影響，采用ABAQUS對(duì)不同間隙情況下的支撐進(jìn)行有限元建模，并對(duì)比滯回性能。

1 構(gòu)件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)了一組試件，三管間隙δ分別為0.5、1.5、2.5、3.5、45，其他參數(shù)如表1所示。

2 有限元建模

復(fù)位筋材料選取芳綸1414，鋼材本構(gòu)采用三折線模型，耗能管為Q195低屈服鋼材，其余部分鋼材為Q460高強(qiáng)鋼。加載方式采用單周往復(fù)線性加載，每圈位移最大幅值是耗能管屈服位移Δby的整數(shù)倍，分別為Δby，2Δby，4Δby，6Δby，8Δby，10Δby，12Δby。

3 有限元模擬分析

經(jīng)模擬運(yùn)算，得到支撐的滯回曲線如圖1所示，殘余變形情況如表1所示。

從圖2（a）和表2可以看出，當(dāng)間隙δ為0.5mm時(shí)，支撐在加載倒數(shù)第二圈到達(dá)了最大受壓變形16.405mm，而加載最后一圈，最大受壓變形只有4.67mm，由于間隙的縮小，核心管受壓變形時(shí)，開孔部分從第五圈開始孔壁間發(fā)生受壓接觸，使得受壓變形能力出現(xiàn)短暫的加強(qiáng)，如圖3所示。但隨著開孔處高階塑性變形累積，套箍效應(yīng)愈發(fā)顯著，最終阻礙了受壓變形和受壓承載力的增長(zhǎng)，因此外圈耗能量較少。當(dāng)間隙增大時(shí)，此類現(xiàn)象不明顯。從表2還可發(fā)現(xiàn)，δ由1.5mm變?yōu)?.5mm時(shí)，最大受拉變形有顯著增加，最大受壓變形微弱減小，最外圈耗能量增加，支撐性能有略微提升；δ由2.5mm變?yōu)?.5mm時(shí)，無(wú)論是最大變形還是耗能量都顯著減弱；當(dāng)間隙變?yōu)?.5mm時(shí)，最大受拉變形進(jìn)一步較小，顯示受壓段出現(xiàn)了明顯的屈曲。

結(jié)合以上，支撐在δ取1.5mm～2.5mm之間時(shí)性能最佳，建議合理的間隙取值為1.5mm～2.5mm。

4 總結(jié)

內(nèi)外套管與中間耗能管間隙過(guò)小會(huì)導(dǎo)致耗能管孔壁過(guò)早接觸，間隙過(guò)大則喪失對(duì)中間管的約束能力使其屈服前就已屈曲，對(duì)支撐承載力和耗能能力都是不利的，分析表明合理的間隙取值應(yīng)在1.5mm與2.5mm之間。

參考文獻(xiàn)：

[1]喻圣潔.一種自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐及其制作工藝：中國(guó)，ZL201310543104.2[P].20151028.

[2]喻圣潔，鄭廷銀.自復(fù)位三重鋼管約束屈曲支撐性能分析[J].江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，16（4）：2022，30.

作者簡(jiǎn)介：喻圣潔，男，江蘇徐州人，助理講師，碩士。