自復位結構
關注創(chuàng)建者：七寶_8686 創(chuàng)建時間：2022-03-28
自復位結構的視頻教程
STKO助力OpenSees案例3：三維自復位支撐鋼框架結構循環(huán)推覆分析
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【STKO助力OpenSEES系列】帶減震裝置（軟鋼阻尼器或者自復位阻尼器）混凝土框架結構的動力時程
【STKO助力OpenSEES系列】帶減震裝置（軟鋼阻尼器或者自復位阻尼器）混凝土框架結構的動力時程分析教程
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自復位結構的實例教程
當然SMA 自然也存在三大問題（個人認知的）;1) 成本問題，我始終認為這雖然是個現(xiàn)實個問題，但往往現(xiàn)實的問題才是bottleneck, 盡管很多學者做了傳統(tǒng)結構與自復位結構的全生命經(jīng)濟的評估，試圖說服業(yè)主，但我相信這條路還很遠，也會很坎坷；2）奧氏體彈模低，需要通過預緊的方式彌補，如果無法施加預緊，剛度是個問題；3）材料的幾何變異性大，從SMA 絲，到棒，到板，到角鋼等等SMA的性能大不相同，說明SMA 的性能很敏感與加工工藝和構造，此外，對于同一種類型的SMA，如SMA 棒，隨著直徑的改變，性能的退化和變異性也很大，我們知道，在實際的工程中因為安裝空間的限制，我們勢必會優(yōu)先使用大直徑的SMA，那么這種變異性如何考慮？我覺得同濟大學方成老師基于SMA cable 做的研究很有工程導向，避免的幾何變異性的問題。一句話，我們不可能說我們做的基于SMA 的構件或者節(jié)點所具備的性能，就一定是我們設計的真實結構所具備的性能。很簡單，就是你試驗得的節(jié)點性能是否可以推演到一個原型節(jié)點？當然我們存在一些研究，對一個自復位節(jié)點試驗或者模擬基礎上，然后自然順承原型結構，我覺得可能科研是可以的，但是真的要用在實際中，不知道作者是否對SMA 有信心？。筆者的研究經(jīng)驗就是，如何構件的性能強依賴于SMA 的性能，可能這種順承是應該被質疑的。
那么如何合理的使用SMA 材料？這里，我想分享我個人的經(jīng)驗。其實說到底使用SMA 的目的就是因為它的超彈和自帶耗能。而且上述的分析，也給出了如果使用不預緊的SMA ，剛度會是一個問題，所以使用SMA 的構造的大多數(shù)的情況就是帶預緊的一種使用狀態(tài)。那么這種狀態(tài)，所得到的力學性能，能否被現(xiàn)有的簡單的構造代替呢？我覺得有，現(xiàn)在很火很實用的一個裝置是新西蘭學者提出的基于變摩擦機制的韌性構造，如下圖。
展開 其實損傷控制的設計理念是一個非常寬泛術語，它包含了以下但不止于：1）基于后張拉技術的自復位結構；2）基于形狀合金材料的自復位結構；3）基于（楔形/平面）摩擦面的（自復位）結構；4）基于變摩擦環(huán)簧的自復位結構：5）基于碟簧等彈性元件的自復位結構；6）基于不同屈點服鋼的損傷控制結構；7）前六種的排列組合。
其實上述大致六種損傷控制結構類型從處理靜力殘余位移角的角度（靜力加載至峰值卸載的殘余的位移）可以為歸類兩類：A）完全自復位；B）允許有殘余。此外某些研究者也專門提出部分自復位的概念。部分自復位的概念，對于不研究結構動力的學者很難理解，為什么結構在靜力的角度已經(jīng)存在較大的殘余位移角，比如可能在大震等同的靜態(tài)峰值位移處卸載的靜態(tài)殘余位移角顯著大于我們認為是可經(jīng)濟修復的殘余位移角閾值限值，0.5%。但是很多研究發(fā)現(xiàn)，如果部分自復位結構設計合理，我們依然認為它是損傷控制結構的一種，甚至在某些情況下，尤其是在平衡復位和耗能元素的博弈下，部分自復位的損傷控制結構可能是更優(yōu)解，可能更具有工程應用價值。那么今天我們的主角就是部分自復位的一種，也是我們上述損傷控制結構分類的第6種。
二、基于不同屈點服鋼的損傷控制結構
一種典型的基于不同屈服點鋼的損傷控制結構布置如下，一般而言此類結構有明顯的兩部分組成，學術圈稱之為：主次結構，顯然，主結構是我們需要保護的部分在中小震下（有時候包括大震）需要彈性設計，非線性滯回耗能由次要結構的耗能元件承擔。為方便起見，這樣圖1示的結構的中間的鋼框架部分我們以下稱之為主結構，配置兩側的帶有耗能元件的結構我們稱之為次結構或者耗能跨。
展開 文/心塵軒
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1、帶金屬阻尼器的case
2、帶旗幟型阻尼器的case
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圖3 hingebeam property
• 自復位支撐：
這里的自復位支撐可以通過很多方式去模擬，在這個模型中通過twonodeLink material 去實現(xiàn)，在STKO中如果使用twonodeLink 單元，需要首先創(chuàng)建點對點的相互作用，之后將自復位材料賦予給twonodeLink material, 最后在賦予給起初創(chuàng)建的點對點的相互作用，即可以實現(xiàn)自復位撐的設置。
圖4 TwonodeLink material 設置
• 結果輸出是STKO 的一大亮點，強大的輸出庫，和abaqus輸出設置一致，只需要勾選想要的結構即可。
圖5 輸出設置
最終，建好模型提交計算后，即可查看計算結果，可以通過友好的GUI查看我們所需要的結果，比如，變形云圖，應力應變云圖，滯回曲線，軸力云圖，彎矩云圖，并提取數(shù)據(jù)。如下圖所示，這就大大方便我們在論文中插入我們想要的云圖來佐證我們想要表達的觀點。
圖6 STKO-based OS 的后處理
結語：
由上可見，基于STKO的Opensees的使用潛力將被很大程度挖掘，我們將可以輕易使用它的強大的材料庫，單元庫，算法，以及高效的求解過程，所以，作者也希冀助力STKO 搭載Opensees 能夠擴大opensees 在中國的影響的進程。
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<figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202507/attachment/b26765bcff1f488dacddd801c936c458.gif" style="display: inline-block
正文開始：
上一次，總體上和大家分享了我對自復位結構的一些認識。今天想針對性的對我這幾年所研究的一個科研對象分享我的幾點理解，希望能和你有一點共鳴，可能觀點不是很透徹，也只是一家之言，大家姑妄聽之，也歡迎批評指正。
在基于PT后張拉或者SMA 的材料并聯(lián)金屬屈服機制耗能裝置的自復位結構中，研究者經(jīng)常會遇到一個結構性能的矛盾，自復位和耗能行為。進而，這類自復位結構為了優(yōu)先確保自復位特征，其耗能行為大多數(shù)用modest 來描述。隨著研究的深入，很多學者也提出了這類結構的高階模態(tài)影響顯著，對主結構不利，樓層加速度較大，對非結構構件安全不利。
其實損傷控制的設計理念是一個非常寬泛術語，它包含了以下但不止于：1）基于后張拉技術的自復位結構；2）基于形狀合金材料的自復位結構；3）基于（楔形/平面）摩擦面的（自復位）結構；4）基于變摩擦環(huán)簧的自復位結構：5）基于碟簧等彈性元件的自復位結構；6）基于不同屈點服鋼的損傷控制結構；7）前六種的排列組合。
運行分析時輸入包含文件如下
1，vpsc.in（主文件）
2，TENSIN.3（邊界條件）
3，rand1000.tex（初始取向）
4，AZ31b.sx（單晶屬性）
運行時輸出文件
1，PCYS.OUT（屈服面信息）
2，STR_STR.OUT（應力應變信息）
3, TEX_PHn.OUT（變形結束后取向信息）
輸入
1，具有
1944 個方向的基底織構特征取向文件（文件
VPSC是由加州大學洛斯阿拉莫斯國家實驗室（大學）的董事會與美國能源部聯(lián)合開發(fā)全稱VISCO-PLASTIC
SELF-CONSISTENT (VPSC)
目前使用的是更新于2012年5月1日的vpsc7d，
VPSC 是用 FORTRAN 77 編寫的計算機代碼，用于模擬多晶聚集體的塑性變形。 VPSC 全稱 Visco Plastic Self Consistent，指的是特定的機械狀態(tài)
這一點結論也和當下的關于旗幟型自復位結構由于耗能不足，結構峰值響應更大，高階振型的影響較傳統(tǒng)結構更為顯著的結論相呼應。
寫在最后
既然了解了高階振型產(chǎn)生的機理，那么我們在結構設計中可以通過哪些方法降低高階整形的影響呢。
文/心塵軒
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1、帶金屬阻尼器的case
2、帶旗幟型阻尼器的case
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1.STKO
自復位模塊鋼框架及行為
自復位結構近年來成為了結構工程領域研究的熱點問題，本文討論的重點為自復位模塊柔性支撐鋼框架。
劃重點：通過本文，可以了解STKO友好的GUI界面，通過和三維CAD一致的操作，可以快速實現(xiàn)Opensees幾何模型的搭建。通過STKO研發(fā)的hingebeam element 快速實現(xiàn)框架某個方向旋轉鉸接處理，按照和abaqus一樣的操作指定好材料，截面，單元屬性，賦予給幾何模型形成數(shù)值模型，無需修改和處理任何tcl 代碼，提交計算，直接進入友好的后處理模塊，檢查變形，應力云圖，動畫，
