Page 226 - 《振动工程学报》2025年第8期

1866 振 动 工 程
图 14 耗能曲线
Fig. 14 Energy dissipation curves
由图 14 可知，在加载前期各试件总耗能区别不
大，这是因为工况 1~8 时，试件处于弹性阶段，变形
较小。在工况 9 以后，各试件进入塑性阶段，总耗能
有明显提高，同时黏滞阻尼器的滞回耗能也迅速增
加，因此附设黏滞阻尼器的节点试件的滞回耗能要
显著高于无阻尼器的对比节点试件。
图 15 为附设黏滞阻尼器的节点试件相对于对
比节点试件的总耗能提高百分比，其中耗能提高百
分比=（附设黏滞阻尼器的节点试件总耗能-对比
节 点 试 件 总 耗 能）/对 比 节 点 试 件 总 耗 能 ×100%。
图 16 为阻尼器耗能占总耗能的百分比。其中阻尼
器耗能比例=东、西两阻尼器耗能之和/节点试件总
耗能×100%。
在加载前期各试件耗能区别不大，这是因为工
图 15 节点试件总耗能提高百分比
Fig. 15 Energy dissipation increased proportion of specimens 裂和焊缝破坏的情况，导致工况 15 下有限元的计算
学 报 第 38 卷
图 16 阻尼器耗能百分比
Fig. 16 Energy dissipation proportion of viscous dampers
况 1~8 时，试件处于弹性阶段。在工况 9 以后，黏滞
阻尼器的滞回耗能迅速增加，因此附设黏滞阻尼器
的有控节点试件的滞回耗能要显著高于同系列无控
节点试件。附设黏滞阻尼器的有控节点试件 SBJ‑2、
SBJ‑3、DBJ‑2 和 DBJ‑3 的阻尼器耗能占试件总耗能
的 比 例 在 工 况 13 时 分 别 可 达 15%、22%、13% 和
21%；相应地，有控节点试件的总耗能相比无控节点
试件分别提升了 55%、61%、16% 和 44%。另外可
以看到图中工况 9 时的数据存在突变，这是因为工
况 9 时各试件梁端塑性铰区开始出现明显变形，导
致应变片的应变值急剧增长，试件自身耗能突然增
大，阻尼器在总耗能中所占比例有明显下降。但工
况 9 之后各耗能比例趋于稳定。综上所述，附设黏
滞阻尼器的有控节点试件的耗能能力得到了显著改
善，并且随着阻尼系数的提高而提高。
3 有限元分析
采用通用有限元软件 ABAQUS 中隐式动力学
模块，以实体单元 C3D8R 建立钢结构仿古建筑异形
节点数值分析模型。钢材的本构关系采用三折线模
型加以模拟 ［30］ ，泊松比取为 0.3。不考虑焊缝开裂的
情况，焊接连接均采用绑定连接（Tie），对梁端塑性
铰区的网格适当加密，柱底和柱顶边界条件均按照
试验设置。分别采用 ABAQUS 连接单元的 SLOT
单元和 AXIAL 单元模拟双梁连接器和黏滞阻尼器。
在 AXIAL 单元中输入阻尼器力学性能试验测得的
阻尼器阻尼力‑速度拟合曲线中的数据。
限于篇幅，以试件 DBJ‑3 为例，数值模型和变形
如图 17 和 18 所示。试验中相邻两个工况的加载速
度不同但控制位移相同，为提高计算效率，选取加载
奇数工况下柱顶荷载‑位移滞回曲线进行对比，如
图 19 所示。由图可知，工况 15 之前所有滞回曲线
均吻合较好，工况 15 时，试验中梁端塑性铰区出现
较大变形和撕裂破坏，而在有限元中未考虑母材撕