钢材微观损伤准则在钢框架极端荷载条件下损伤分析中的应用

摘要

地震与爆炸等极端灾害条件引起的建筑结构破坏问题是关乎到国计民生的重大问题,一直受到工程界与学术界的广泛关注。对于钢结构建筑而言,在极端灾害条件下,结构宏观尺度上的破坏往往起源于关键构件上钢材材料的损伤演化。因此,阐明结构钢材的损伤演化机理,揭示钢材材料损伤对结构整体破坏性能的影响,对于研究钢结构极端灾害条件下的破坏问题有着重要的意义。
　　钢材微观损伤准则能够准确解释钢材复杂受力状态下的破坏机理,因此可以作为预测钢结构宏观破坏现象的依据。目前,国内外对于金属材料的微观损伤与断裂机理进行了不少研究,提出了一些适合金属材料的微观损伤准则,但是,如何将这些材料微观损伤准则应用到宏观结构破坏的模拟分析中依然是一个难点。
　　本文尝试性地将钢材微观尺度的损伤准则与结构宏观尺度的破坏预测进行联系。在Xue-Wierzbicki金属材料微观损伤准则的基础上,通过改进提出了适合结构钢材的微观损伤起始准则,同时,利用10组Q235钢板拉伸试验校准了结构钢材的损伤演化准则。随后,本文将这些损伤准则分别应用于钢框架结构低周循环加载、强震与爆炸荷载作用下的损伤分析中,通过与试验数据对比,验证了所提出微观损伤准则的正确性与适用性,并利用这些准则分析了钢框架结构在不同极端荷载条件下的损伤发展情况,考察了材料损伤对于结构整体性能的影响,进而为结构设计提出相应的建议。
　　本文为预测钢框架结构在极端灾害条件下的损伤发展情况,灾后评估与优化设计提供了参考性的方法。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要内容

第二章 基于应力三轴度的钢材微观损伤准则基本理论

2.1 金属材料微观损伤准则的目的

2.2 Xue-Wierzbicki金属材料损伤起始准则

2.2简化后适合钢材的损伤起始准则

2.3钢材损伤演化准则

2.4本章小结

第三章 钢材微观损伤准则在钢构件与钢框架低周循环加载损伤分析中的应用

3.1钢材微观损伤准则在型钢梁循环加载损伤分析中的应用

3.2钢材微观损伤准则在钢框架节点循环加载损伤分析中的应用

3.3钢材损伤准则在钢框架循环加载损伤分析中的应用

3.4各循环加载试验损伤模拟分析结果对比

3.5本章小结

第四章 钢材微观损伤准则在钢框架强震时程损伤分析中的应用

4.1 引言

4.2 四层钢框架振动台试验及其损伤模拟分析

4.3 钢材损伤准则在高层钢框架房屋动力时程分析中的应用

4.4本章小结

第五章 钢材动力微观损伤准则在钢框架节点爆炸荷载作用下损伤分析中的应用

5.1.爆炸荷载

5.2高温动力状态下结构钢材的动力本构模型及其微观损伤准则

5.3.钢框架梁柱节点爆炸荷载作用下有限元损伤模拟分析

5.4 钢框架节点在爆炸荷载作用下的压强-冲量（P-I）损伤评估

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间参与科研和获奖情况

致谢