準(zhǔn)確的材料滯回本構(gòu)模型是保證彈塑性地震反應(yīng)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的基本前提，如果本構(gòu)模型選取不當(dāng)，會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大影響。為此該文提出了奧氏體不銹鋼管考慮循環(huán)強(qiáng)化作用的單軸滯回本構(gòu)模型，包括骨架準(zhǔn)則及滯回準(zhǔn)則。建立數(shù)學(xué)模型描述奧氏體不銹鋼管在循環(huán)荷載作用下的受力性能。根據(jù)提出的理論模型并利用ABAQUS用戶(hù)材料子程序UMAT，采用Fortran語(yǔ)言二次開(kāi)發(fā)了能夠進(jìn)行循環(huán)荷載下奧氏體不銹鋼管計(jì)算分析的程序。通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，表明提出的模型能夠準(zhǔn)確描述奧氏體不銹鋼管的滯回行為，兼顧計(jì)算精度和效率，為奧氏體不銹鋼管結(jié)構(gòu)體系強(qiáng)震分析提供有力工具。不銹鋼管具有良好的耐腐蝕性、耐久性、較高的延性、優(yōu)良的抗火性能以及沖擊韌性，并兼具美觀環(huán)保等特點(diǎn)，是一種高性能鋼材，能夠很好地適應(yīng)嚴(yán)苛的外部環(huán)境，因此，越來(lái)越被廣泛應(yīng)用于建筑及橋梁結(jié)構(gòu)中?；谀壳皬?qiáng)烈地震頻發(fā)的現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)的抗震性能是研究的熱點(diǎn)。在強(qiáng)震作用下，結(jié)構(gòu)主要依靠材料自身的彈塑性滯回行為來(lái)抵御外荷載，表現(xiàn)為超低周疲勞特征，為此，一些學(xué)者進(jìn)行了不銹鋼管彈塑性疲勞試驗(yàn)研究，探討不銹鋼管材的循環(huán)受力特征。由于結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)過(guò)程十分復(fù)雜，考察結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的真實(shí)狀態(tài)時(shí)，常用的方法包括振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力試驗(yàn)或彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析。由于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)費(fèi)用高且加載工況有限，因此目前多采用彈塑性時(shí)程模擬方法來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)。在數(shù)值模擬中，準(zhǔn)確的材料滯回本構(gòu)模型是保證彈塑性地震反應(yīng)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的基本前提，如圖1所示，如果本構(gòu)模型選取不當(dāng)，會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大影響。普通鋼材已經(jīng)具有較成熟的滯回本構(gòu)模型，但不銹鋼管的本構(gòu)模型與普通鋼材有明顯的不同。普通鋼材的材料單調(diào)加載曲線(xiàn)具有明顯的屈服點(diǎn)和屈服平臺(tái)，而不銹鋼管則表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線(xiàn)性特征，如圖2(a)和圖2(b)所示。此外，不銹鋼管的循環(huán)強(qiáng)化特征以及再加載軟化行為也與普通鋼材有較大區(qū)別，如圖2(c)和圖2(d)所示。不銹鋼管性能的特殊性必然會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的滯回行為與普通鋼結(jié)構(gòu)有明顯不同，因此，需要根據(jù)不銹鋼管的受力特征，提出適用于此種材料的準(zhǔn)確滯回本構(gòu)模型。

不銹鋼可分為四種類(lèi)型：奧氏體型、馬氏體型、鐵素體型和雙相不銹鋼。 這是根據(jù)不銹鋼在室溫時(shí)的金相組織劃分的。當(dāng)?shù)吞间摫患訜岬?550℉時(shí)，其組織從室溫時(shí)的鐵素體相轉(zhuǎn)變成奧氏體相。而冷卻時(shí)，低碳鋼組織又重新轉(zhuǎn)變成鐵素體。高溫時(shí)存在的奧氏體組織是非磁性的，而且相比室溫鐵素體組織其強(qiáng)度較小，韌性較好。 當(dāng)鋼中的Cr含量大于16%時(shí)，室溫的鐵素體組織得到固定使得鋼材在所有溫度范圍內(nèi)保持鐵素體態(tài)。因此，稱(chēng)為鐵素體不銹鋼。不銹鋼管當(dāng)Cr含量大于17%，Ni含量大于7%時(shí)，奧氏體相得到固定，使得從低溫到幾乎熔點(diǎn)的范圍內(nèi)均保持奧氏體態(tài)。 奧氏體不銹鋼通常稱(chēng)為“Cr-Ni”型，馬氏體和鐵素體不銹鋼直接稱(chēng)為“Cr”型。不銹鋼和填充金屬中的元素可分為奧氏體形成元素和鐵素體形成元素。主要的奧氏體形成元素有Ni、C、Mn和N，鐵素體形成元素有Cr、Si、Mo和Nb。調(diào)整元素含量可控制焊縫中的鐵素體含量。 奧氏體型不銹鋼相比含Ni量低于5%的不銹鋼更容易焊接而且焊接質(zhì)量更好。奧氏體不銹鋼的焊接接頭強(qiáng)韌性很好，一般不需要焊前預(yù)熱和焊后熱處理。在不銹鋼焊接領(lǐng)域，奧氏體不銹鋼占全部不銹鋼用量的80%，因此本文的重點(diǎn)就是奧氏體不銹鋼的焊接。 如何選擇正確的不銹鋼焊材？ 如果母材是相同的，首要準(zhǔn)則就是“與母材匹配”。例如焊接310或316不銹鋼，就選擇相應(yīng)的焊材。 焊接異種材料，則遵循選擇與合金元素含量高的母材相匹配的準(zhǔn)則。例如焊接304和316不銹鋼，則選擇316型焊材。 但是，也存在很多不遵循“匹配母材”原則的特殊情況，這時(shí)就要“查閱焊材選擇表”。例如，304型不銹鋼是常見(jiàn)的母材，但是沒(méi)有304型的焊條。