膠合木結(jié)構(gòu)梁柱螺栓節(jié)點(diǎn)動(dòng)力滯回規(guī)律研究

課題在基金委資助下開(kāi)展了膠合木梁柱螺栓節(jié)點(diǎn)彎剪單調(diào)和低周反復(fù)加載試驗(yàn)和相關(guān)木材、自攻螺絲等材性試驗(yàn)。試驗(yàn)考慮了兩種膠合木制作方式、三種螺栓直徑、兩種螺栓邊距和兩種梁柱構(gòu)件寬度。試驗(yàn)表明，膠合木梁柱螺栓節(jié)點(diǎn)在彎剪荷載作用下，在加載初期主要由木材橫紋承壓抵抗外部彎矩，當(dāng)木材橫紋劈裂裂縫擴(kuò)展至構(gòu)件端部后（位于節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)）則裂縫兩側(cè)木材以懸臂梁機(jī)制抵抗外部彎矩直至懸臂梁端部發(fā)生彎曲破壞。 課題建立了考慮木材各向、拉壓異性的本構(gòu)特性以及螺栓－木材、木材－木材和木材－鋼板接觸性能的三維精細(xì)化有限元模型，試驗(yàn)結(jié)果表明模型具有較好的計(jì)算精度。課題基于有限元模型進(jìn)一步開(kāi)展了考慮節(jié)點(diǎn)螺栓直徑、邊距以及螺栓孔隙影響的參數(shù)分析。研究結(jié)果表明：節(jié)點(diǎn)剛度和承載力隨螺栓直徑增大或邊距減小而提高，而節(jié)點(diǎn)延性和耗能隨之降低；螺孔孔隙的存在會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)彎矩－轉(zhuǎn)角曲線初始段剛度明顯降低，且低剛度段的范圍（長(zhǎng)度）隨螺栓孔隙的增大而擴(kuò)大。 在試驗(yàn)和數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，課題考慮Ibarra帶有捏攏特征的滯回?cái)?shù)學(xué)模型并采用非線性擬合方法得到了膠合木梁柱螺栓節(jié)點(diǎn)彎矩－轉(zhuǎn)角滯回關(guān)系模型參數(shù)，模型較好地體現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)彎矩－轉(zhuǎn)角骨架曲線特征（包括初始剛度及非線性發(fā)展）以及多次循環(huán)加載間節(jié)點(diǎn)剛度和峰值荷載退化等特征。 此外，課題開(kāi)展了采用自攻螺絲和交叉膠合木技術(shù)提升節(jié)點(diǎn)剛度和承載力的初步研究。研究表明，自攻螺絲和交叉膠合木技術(shù)可有效提高節(jié)點(diǎn)極限承載力（分別為80%和52％）、極限變形和耗能能力。 2100433B

膠合木結(jié)構(gòu)梁柱螺栓節(jié)點(diǎn)的動(dòng)力性能對(duì)于膠合木結(jié)構(gòu)的抗震性能有重要影響，因此本課題主要研究膠合木梁柱螺栓節(jié)點(diǎn)在低周反復(fù)荷載作用下的破壞機(jī)理、破壞模式以及剛度和承載力的退化規(guī)律，并建立節(jié)點(diǎn)荷載－位移動(dòng)力滯回模型。開(kāi)展低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究節(jié)點(diǎn)破壞模式及剛度和承載力的退化規(guī)律，通過(guò)螺栓－木材擠壓試驗(yàn)建立局壓作用下木材的應(yīng)力應(yīng)變滯回曲線。結(jié)合螺栓和螺孔周邊木材抗壓不抗拉的接觸特性建立精細(xì)化動(dòng)力數(shù)值分析模型。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后深入研究節(jié)點(diǎn)的破壞機(jī)理、破壞模式及剛度和承載力的退化規(guī)律，并開(kāi)展參數(shù)分析研究節(jié)點(diǎn)形式、膠合木強(qiáng)度和螺栓直徑、布置方式和邊距對(duì)節(jié)點(diǎn)性能的影響趨勢(shì)?？紤]節(jié)點(diǎn)不同破壞模式，最終建立膠合木梁柱螺栓節(jié)點(diǎn)荷載-位移動(dòng)力滯回模型，為膠合木結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和地震作用下的結(jié)構(gòu)倒塌分析提供理論基礎(chǔ)。課題成果可為相關(guān)規(guī)范編制提供科研支撐，有助于推廣膠合木木結(jié)構(gòu)應(yīng)用，符合我國(guó)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)理念。

通過(guò)對(duì)典型的鈣鈦礦氧化物鐵電(鐵電、多鐵性)薄膜(PZT、BST和BFO等)電滯回線在中高頻和超高頻段的動(dòng)力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)研究，揭示其疇翻轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律和標(biāo)度行為。通過(guò)改變鐵電薄膜內(nèi)稟缺陷和微結(jié)構(gòu)質(zhì)量，深入研究與鐵電疇翻轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的無(wú)序漲落效應(yīng)和尺寸效應(yīng)對(duì)于回線動(dòng)力學(xué)的影響以及相關(guān)的鐵電疇翻轉(zhuǎn)歷史關(guān)聯(lián)行為。結(jié)合理論分析和模擬工作，對(duì)鐵性體回線動(dòng)力學(xué)的漲落效應(yīng)提供一個(gè)較為扎實(shí)的物理圖像。本項(xiàng)目的開(kāi)展既能夠 2100433B

如圖2所示，一切處于鐵電態(tài)的陶瓷材料都有電滯回線，只是電滯回線的形狀有長(zhǎng)短寬窄之分。電滯回線面積通常與鐵電介質(zhì)的損耗成正比，該能量損耗用來(lái)克服自發(fā)極化改變方向和克服雜質(zhì)、晶界等缺陷對(duì)疇壁運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的“摩擦阻力”。因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)完整的單晶，因介電損耗小而使電滯回線較窄；對(duì)于存在缺陷和應(yīng)力復(fù)雜的多晶陶瓷體，則電滯回線較寬。

電滯回線能夠比較直觀的反應(yīng)最大極化強(qiáng)度、剩余極化強(qiáng)度、矯頑電場(chǎng)等值的大小，并且能夠根據(jù)電滯回線積分計(jì)算得出該材料的儲(chǔ)能密度。