(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210654287.4 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 中冶建筑研究总院有限公司 地址 100082 北京市海淀区西土城路3 3号 申请人 哈尔滨工业大 学　 中国京冶工程 技术有限公司 (72)发明人 曾立静　张文元　张泽宇　王月栋　 刘洁　李伟男　 (74)专利代理 机构 北京中南长风知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11674 专利代理师 郑海 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏 次序预测方法 (57)摘要 本发明提供了一种板式连接钢支撑框架的 低周疲劳破坏次序预测方法， 包括： 考虑设计参 数的不同组合方案； 基于延性损伤法和临界面 法， 获得中心支撑钢框架中节 点板和工字形截面 支撑两组件的低周疲劳寿命； 计算框架低周疲劳 损伤匹配控制指标； 基于贝叶斯更新理论， 建立 板式连接工字形截面中心支撑钢框架低周疲劳 破坏次序预测函数； 基于概率统计， 建立不同可 靠度下中心支撑钢框架低周疲劳破坏次序预测 模型。 本发 明可直接利用板式连接支撑框架设计 参数判断和预估其低周疲劳损伤次序， 避免了繁 琐耗时的数值模拟， 可帮助工程师在设计阶段评 估和控制中心支撑钢框架抗震设计安全水平， 同 时为支撑 框架设计参数 取值提供理论依据。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115186329 A 2022.10.14 CN 115186329 A 1.一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏次序预测方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： 步骤1： 考虑包括构件几何参数、 连接构造、 连接系数、 设计层间位移角等设计参数， 获 得板式连接工字形截面中心支撑钢框架 不同设计参数组合方案， 建立ABA QUS有限元模 型并 进行数值分析； 步骤2： 基于延性损伤法和临界面法， 获得中心支撑钢框架中节点板和工字形截面支撑 两组件的低周疲劳寿命； 步骤3： 将节点板低周疲劳寿命NC与支撑低周疲劳寿命NB的比值作为中心支撑框架低周 疲劳损伤匹配控制指标β， 即β ＝ NC/NB， 并计算其结果； 步骤4： 基于贝叶斯更新理论， 建立板 式连接工字形截面中心支撑钢框架的低周疲劳破 坏次序预测函数； 步骤5： 基于概率统计， 建立不同可靠度 下板式连接 中心支撑钢框架的低周疲劳破坏次 序预测模型。 2.根据权利要求1所述的一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏次序预测方法， 其 特征在于， 所述步骤1的设计参数具体包括： 支撑长细比λB、 支撑翼缘宽厚比b/t、 支撑腹板 宽厚比h0/tw、 节点板长细比λC、 连接系数k、 梁柱高度比ξ和层间位移角 δ。 3.根据权利要求1所述的一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏次序预测方法， 其 特征在于， 所述 步骤2的节点板和支撑低周疲劳寿命的获得 具体包括以下 过程： 过程一： 在支撑 框架材料本构模型 里加入延性损伤模型， 式中， 为等效塑性应变的临界值； η是应力三轴度， 表示单元的受力状态， 为单元平 均应力和Mises等效应力的比值； η0是材料常数， 对于金属材 料通常取1/ 3； C2表示单向受拉状态下的等效塑性应 变临界值， 可由下式得到： C2＝‑ln(1‑AR) 式中， AR表示材料断面收缩率， 可由材 料的单调拉伸试验得到； C1表示纯剪切状态下的等效塑性应 变临界值， 可由下式得到： σ ＝A εn， A和n分别表示材料的强度系数和硬化指数， 可由钢材颈缩前的单调拉伸试验的 真实应力σ 和真实应变 ε关系推算得到； 当框架中支撑 关键位置的数值模拟 应变达到此 临界 值时即开始计入损伤， 损伤累积到1时的循环即为 其低周疲劳寿命NB； 过程二： 基于临界面法的LZH模型， 建立节点板的低周疲劳寿命NC预测公式，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186329 A 2式中， Δγmax是关键位置单元的最大剪应变幅； σn,max是单元临界面(即最大剪应变幅所 在平面)的最大正应力； Δ εn是单元临界面的法向正应变幅； σ ′f为疲劳强度系数， a为疲劳强 度指数， ε ′f为疲劳延性系数， b为疲劳延性指数， E为钢材弹性模量， fy是钢材屈服强度， 此6 项均为材 料系数； ω为 考虑支撑和节点板疲劳损伤相互作用的寿命折减系数。 4.根据权利要求1所述的一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏次序预测方法， 其 特征在于， 所述步骤3的支撑框架低周疲劳损伤匹配控制 指标β ＝NC/NB， 当β >1， 表示板 式节 点低周疲劳寿命 大于支撑， 即设计安全但偏于 保守； 当β ＝ 1， 表示板式节点低周疲劳寿命与 支撑相等， 能充分发挥二者协同变形作用， 使框架整体耗能能力达到最优； 当β <1， 表 示板式 节点低周疲劳寿命小于支撑， 需对设计参数进行调整。 5.根据权利要求1所述的一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏次序预测方法， 其 特征在于， 所述框架低周疲劳破坏次序预测函数为， 基于贝叶斯更新理论， f( α )＝γL( α )p( α ) 式中， α ＝(a, σ )为未知模型系数， f( α )是α 的后 验分布函数， γ是正则化因子， L( α )是似 然函数， p(α )是α的先验分布函数； 采用马尔科夫蒙特卡洛模拟(Markov  Chain Monte  Carlo)， 结合步骤3中的β 数据， 获得影响框架低周疲劳损伤匹配 关系的关键因素,即支撑长 细比λB、 支撑翼缘宽厚比b/t、 节点板长细比λC、 连接系数k、 梁柱高度比ξ， 同时求解式中各拟 合系数α ＝(a0,a1,a2,a3,a4,a5)。 6.根据权利要求1所述的一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏次序预测方法， 其 特征在于， 所述步骤4的框架低周疲劳破坏次序预测函数中无需考虑外荷载， 便于其用于支 撑框架抗震设计。 7.根据权利要求1所述的一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏次序预测方法， 其 特征在于， 所述 步骤4的框架低周疲劳破坏次序预测函数满足多设计参数共同调节。 8.根据权利要求1所述的一种板式连接钢支撑框架的低周疲劳破坏次序预测方法， 其 特征在于， 所述 步骤5将步骤4破坏次序预测函数两边取对数， 式中， μp为标准正态偏量， s为样本标准差， μps为此线性模型的模型误差， 每个可靠度pi 对应的μpi由标准正态偏量表得出， n为支撑框架样本数量； 和 分别表示lna0和β 的平 均值； 不同可靠度对应着预测公式 中不同的估计值 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186329 A 3