加载速率对屈曲约束支撑核心芯材的影响

 随着现代工业的进步，在各类工程、军事和科学研究等领域，人们都会遇到各种各样的爆破、冲击、地震荷载问题，材料在爆破、冲击、地震荷载下的力学响应与静力荷载下的响应有一定程度的不同。
很多工程实际问题的研究，例如:输油输气管道和压力容器的爆炸、止裂，核电站压力壳和管道材料的辐射脆化，热冲击安全，建筑物和结构的抗震，交通宇航工具的撞击安全等，都依赖于对材料或结构的动态力学性能的了解，如动态屈服强度、动态本构关系、动态塑性指标、动态断裂韧性等。材料动力加载试验表明，随应变速率的提高，材料内部发生了一系列物理化学变化其力学特性主要表现在应力应变关系更为复杂，一些特征参数，例如强度、延性、弹性模量、阻尼比等均有不同程度的变化。因此，研究材料在动态载荷作用下的力学行为及其数学模型与材料动态本构关系，具有重要的意义。在地震作用下，屈曲约束支撑的核心受力单元率先发生材料的屈曲进入塑性阶段，利用核心材料良好的塑性变形能力消耗地震能量。核心材料的本构模型是关系整体结构滞回性能的关键因素。由于可能很早进入屈服状态，在这种结构体系中，屈曲约束支撑核心受力部件的应变速率可能比普通支撑更加快速。因此，研究初步设计阶段屈曲约束支撑核心受力部件材料的力学性能是十分重要的。
以往针对屈曲约束支撑内核材料的受力性能大多是由单向拉伸应力-应变曲线得到理想弹塑性本构关系进行计算的，即便是考虑材料在循环荷载作用下的力学响应和低周疲劳性能也都是基于单向拉伸的应力-应变曲线。然而在地震作用下，结构材料发生反复、快速的应变变化，产生较为显着的强化效应，其本构关系与单向拉伸的情况有较大的不同，同时，需要注意的是，在不同应变速率的作用下，材料的本构关系并不一致，屈服强度、屈服段平台长度、极限强度以及延伸率等材料特性都各不相同，本构关系的描述方法也不一样。因此，针对钢材这种对加载速率和循环强化较为敏感的材料，确定与应变速率相关合理本构模型、循环应力应变曲线，了解其实际响应特性与简化模型的不同及其影响程度，对于这一具有优异耗能能力的装置在工程抗震领域的推广和应用具有重要的意义。