Download Inelastic large deflection analysis of structural steel members under cyclic loading

ABSTRACT

The present paper is concerned with the cyclic inelastic large deflection analysis of structural steel members, such as pin-ended columns and fixed-ended tubular beam-columns of strut type. An elastoplastic finite  element formulation for beam-columns, accounting for both the material and geometrical nonlinearities, was developed and implemented in the computer program FEAP used in the analysis. The geometrical  nonlinearity is considered using the modified approximate updated Lagrangian description of motion. The two-surface plasticity model, recently developed by the authors, is employed for material nonlinearity. The model accounts for the important cyclic characteristics of structural steel, even within the yield plateau, such as, the decrease and disappearance of the yield plateau, reduction of the elastic range and cyclic strain  hardening. The cyclic elastoplastic performance of the formulation was found to be good when compared  with the experimental results as well as the results obtained from other material models.

INTRODUCTION

Current seismic design philosophy relies strongly on the concept of energy dissipation through inelastic  action. Steel braces are very effective structural members and are widely used as energy dissipaters in  skeletal buildings and offshore structures under extreme loading conditions such as severe earthquake and wave motion. They also minimize storey drift of high-rise buildings for possible moderate earthquakes during their lifetime ~’2. An accurate cyclic analysis of braced frames requires precise methods to predict the cyclic inelastic large deflection response of the braces. This has been the subject of intensive research work and a variety of analytical methods have been developed to simulate the hysteretic behaviour of braces in the past few decades H°. An overview of Japanese research on steel braces has been given by Nakashima and  Wakabayashi ji. The main research approaches used for the cyclic analysis of braces may be classified as: empirical (phenomenological) models 3,4, plastic-hinge models2″5’6and elastoplastic finite element  odels9,m. The empirical models are based on simplified hysteretic rules that only mimic the experimental axial force-axial isplacement relationship, and require numerous empirical input parameters for each member. To select such parameters one needs experimental results on braces similar to those under study2.

چکیده

این مقاله در مورد تجزیه و تحلیل انعطاف پذیری انعطاف پذیر سیکل اعضای فولاد ساختاری مانند ستون های پین و ستون های پرچم لوله ای ثابت از نوع اهرم است. یک فرمول عنصر ضخیم الاستوپلاستیک برای ستونهای پرتو که برای هر دو غیر خطی بودن مواد و هندسی در نظر گرفته شده بود، در برنامه کامپیوتری FEAP مورد استفاده در تجزیه و تحلیل قرار گرفت. غیر خطی هندسی در نظر گرفته شده است با استفاده از توضیح تقریبی به اصطلاح Lagrangian حرکت حرکت. مدل پلاستیکی دو سطح، که اخیرا توسط نویسندگان توسعه یافته است، برای غیر خطی مواد استفاده می شود. این مدل برای ویژگی های مهم چرخه ای فولاد ساختاری، حتی در فلات عملکرد، مانند کاهش و ناپدید شدن فلات عملکرد، کاهش محدوده الاستیک و سخت شدن کرنش سیکل، مورد توجه قرار می گیرد. عملکرد الاستوپلاستیک چرخه ای فرمول بندی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و همچنین نتایج حاصل از مدل های دیگر مواد، خوب بود.

مقدمه

فلسفه طراحی فعلی لرزه ای به شدت بر مفهوم انحلال انرژی از طریق اقدامات ناپیوستگی پایدار است. اتصالات فولادی اعضای ساختاری بسیار موثر هستند و به طور گسترده به عنوان سازندگان انرژی در ساختمان های اسکلتی و سازه های دریایی تحت شرایط بارگذاری شدید مانند زمین لرزه شدید و حرکت موج مورد استفاده قرار می گیرند. آنها همچنین ریزش سطحی ساختمانهای بلند را برای زلزله های متوسط ​​ممکن در طول عمرشان به حداقل می رسانند. تجزیه و تحلیل دقیق چرخه ای از فریم های شیب دار نیاز به روش دقیق برای پیش بینی پاسخ غلطک بزرگ انعطاف پذیر cyclic بیس بال. این کار موضوع تحقیق فشرده بوده و روش های تحلیلی متعددی برای شبیه سازی رفتار هیسترتیک پرانتز در چند دهه اخير ساخته شده است. ناکشیما و وکابایاشی جی، یک مرور کلی از تحقیقات ژاپنی در مورد اتصالات فولادی است. روشهای اصلی پژوهش مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل چرخه براکت ها می توانند به صورت زیر تقسیم شوند: مدل های تجربی (پدیده شناختی) 3،4، مدل های پلاستیکی لولایی 2 و 5 و 6 و عنصر محدود الاستوپلاستیک چسبان 9، m. مدل های تجربی بر اساس قواعد ساده هیستریتی است که فقط تقسیم رابطه نیروی محوری نیروی محوری و جابجایی، و نیاز به پارامترهای ورودی تجربی چندگانه برای هر عضو دارد. برای انتخاب چنین پارامترها نیاز به نتایج آزمایشی بر روی باند های شبیه به موارد زیر است.

Year: 1996

Publisher : ELSEVIER

By : Iraj H. P. Mamaghani, T. Usami and E. Mizuno 

File Information: English Language/ 10 Page / size: 934 KB

Download

سال : 1375

ناشر : ELSEVIER

کاری از : ایرج H.P.Mamaghani، T. Usami و E. Mizuno

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 10 صفحه / حجم : KB 934

لینک دانلود