圓棒型加勁消能器力學行為之有限元素分析研究

圓棒形加勁消能器是由數根圓形鋼棒所組成,採用斜撐系統接於梁柱構架中,因鋼棒之高度遠大於其直徑,層間剪力驅使圓形鋼棒彎曲變形,主要位移為彎矩所產生的位移量,再者,由於每個斷面高程之應力值控制成定值,所以每高程之斷面會一起達到降伏,即會同時由彈性進入塑性階段,每個高程皆可以產生極大的應變,因此具有極佳的變形與消能能力。研究計畫採用商用有限元素軟體ABAQUS來當作數值分析程式,ABAQUS是一套先進通用有限元素程式系統,發展軟體的目的是對固體和結構的力學問題進行數值計算分析。此軟體被廣泛地認為是功能最強的有限元素軟體,可以分析複雜的固體和結構力學系統。本研究在針對圓棒形加勁消能器進行理論分析、數值模擬及試驗驗證。針對圓形鋼棒,進行材料試驗,分別為拉伸試驗及拉壓試驗,由拉伸試驗可得到應力及應變曲線,而由拉壓試驗則可知道是否有走動硬化。並利用不同徑高比之圓棒形加勁消能器進行元件測試,針對圓棒形加勁消能器進行元件測試試驗,以Abaqus程式模擬D20H80、D20H100試體之圓棒形加勁消能器,將其分析結果與測得之實驗數據比較。另外模擬D50H175、D50H200、D50H250、D50H175四組試體,觀察其消能效果,作為日後實驗或者是實務上的參考。

作者:鄭孟杰