ABAQUS火灾前后BRB滞回有限元模拟 ——工程力学论文复现
关键词
BRB；热力耦合；ABAQUS；高温后性能；论文复现
模拟背景
BRB是屈曲约束支撑（Buckling Restrained Rrace）的简称，常温下其滞回曲线通常拉压同性且较为饱满
BRB在经历高温火灾后可能面临失去有效约束，因此是否适用还需进行滞回性能评估
常见的热力耦合问题分为高温后分析与高温时分析，两者受力机制不同，在软件中的操作也大相径庭
复现内容
为评估火灾前后BRB滞回性能的差异，本期ABAQUS结构抗震案例分析带来了某篇工程力学的论文复现，其中BRB构造如下图所示：外部为约束钢筒，内置耗能钢材，并在两者之间后浇砂浆填充料。采用热力耦合分析方法，对高温前后BRB的滞回性能进行有限元模拟，如下图所示。
BRB试件
BRB内部构造
模拟难点
类似高温后结构力学性能的模拟难点主要有：
1、高温后与高温时的力学性能的仿真异同点有哪些
2、高温前后的钢/混凝土材料的属性如何定义
3、高温前（常温下）的滞回曲线如何调试与试验吻合；高温后的滞回曲线表现出明显的拉压异性，如何在有限元中考虑
滞回曲线
高温前（常温下）模拟的滞回曲线与文献试验吻合：包括与试验结果一致的初始刚度和BRB的滞回强化段。
高温后模拟的滞回曲线与文献模拟的滞回曲线形状相同：表现出明显的受压侧捏缩，受拉侧相对饱满的拉压异性。
高温前BRB滞回曲线对比
高温后BRB滞回曲线对比
破坏形态
高温前破坏形态为BRB内部耗能芯材屈服
高温后破坏形态为混凝土压溃与内部耗能芯材失去约束而受压屈曲，且温度云图符合高温温度场趋势
高温温度场云图
高温后施加往复荷载的破坏形态
结语
随着BRB技术的成熟，安装BRB的结构越来越多，一旦发生火灾，如何快速评估其灾后抗震性能尚未有成熟的方法。因此，本期案例基于工程力学论文进行复现，并提出高温后BRB滞回有限元模拟方法。本期案例为保姆级教程，包含完整建模过程、材料、相互作用、热力耦合方法、后处理等。可为类似钢结构/混凝土结构/组合结构的高温后性能或高温时性能分析提供参考。
