结构钢材循环荷载下的本构模型研究

作     者：石永久 王萌 王元清 

作者机构：清华大学土木工程系清华大学结构工程与振动教育部重点实验室北京100084 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2012年第29卷第9期

页      面：92-98,105页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(90815004 51038006 50778102) 

主　　题：循环荷载 钢材本构模型 骨架曲线 滞回准则 UMAT 

摘      要：在抗震分析中,钢材在循环荷载下的一维本构模型是结构抗震设计时进行结构弹塑性地震响应分析的基础。为了更为准确地模拟结构的地震反应,并能够在实际工程中应用,该文提出了结构钢材Q235B、Q345B在循环荷载下的单轴简化本构模型,其中包括:单调加载曲线、循环骨架曲线以及滞回准则,通过建立数学模型对钢材循环荷载作用下的反应进行描述。根据提出的模型并基于大型通用有限元软件ABAQUS提供的用户子程序接口UMAT,开发了适用于结构分析的钢材单轴循环本构模型。通过与多种加载制度下钢材反应的试验数据进行对比,进而证明该文所提出模型的正确性以及适用性,保证其用于钢结构体系在地震作用下弹塑性时程分析时的精度和可行性。分析结果表明:钢材在循环荷载下的反应与在单调荷载下的反应有很大的差别,循环荷载下的骨架曲线对于准确的数值模拟起到重要作用;钢材在循环荷载下的滞回准则也与现通用有限元软件中的本构模型有较大区别,这对于抗震计算设计的准确性有一定的影响。