恢复力与自复位能力之浅谈
恢复力是指结构或构件在外荷载去除后恢复原来形状的能力。
恢复力包括材料恢复力、构件恢复力和结构恢复力,以此建立3个层次的恢复力模型:材料恢复力模型、构件恢复力模型和结构恢复力模型。
恢复力模型是进行结构非线性分析的基础,包括骨架曲线和滞回规则两个部分。
图1 图2
图3
自复位能力属于恢复力,但是对于一般材料如钢材其只有恢复力,对其进行拉压试验,当钢材在一个方向加荷超过其弹性极限后,对其进行反向加荷的弹性极限将显著降低,出现包辛格效应和应变硬化,具体体现在其恢复力模型上,见图1所示。
SMA(记忆合金)属于超弹性材料,其自复位能力能实现在大变形下卸载后回复到原有变形,几乎不留残余变形,以此表现出来的能力为自复位能力,如图3所示。
记忆合金材料加荷超过宏观“屈服点”并经过“强化阶段”,卸荷后,并不会像普通金属一样产生较大的塑形残余变形和包辛格效应,而是发生马氏体逆相变,恢复到原来的形状。
对于同样能承受大应变而不留残余变形的线弹性材料(如纤维复合材料),如图2所示,由其恢复力模型可见,这些材料在拉压循环过程中并没有耗能效果,用于结构中虽能实现不产生残余变形,但并不能产生较好的耗能效果。