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用戶材料子程序UMAT，采用Fortran語言二次開發(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。

對(duì)于不銹鋼管的熱輸入，Young-Pyo Kim等人[38]對(duì)不同壁厚的X65管進(jìn)行了電極電弧焊和鎢弧焊試驗(yàn)。研究表明:8mm厚鋼管電極電弧焊的熱輸入范圍為11.0kJ/cm~21.8kJ/cm,10mm厚不銹鋼鋼管的熱輸入范圍為18.0kJ/cm~29.5kJ/cm。8mm厚管的熱輸入為22.2kJ/cm~41.7kJ/cm,10mm厚不銹鋼管的熱輸入為19.5kJ/cm~47.6kJ/cm。國(guó)內(nèi)Zhang Dehmatsu[39]對(duì)厚度為10mm的X65管線鋼進(jìn)行了自動(dòng)埋弧焊對(duì)焊接，研究了熱輸入對(duì)金屬組織和性能的影響。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱輸入達(dá)到2022J/mm時(shí)，管線鋼的低溫沖擊吸收能達(dá)到 。對(duì)于熱輸入的計(jì)算公式，Carl E.Jaske研究得出了60/1000Hvis的熱輸入計(jì)算公式(其中:H——熱輸入，kJ/mm;V——電壓，V;I-電流，A;S——焊接速度，mm/min)。國(guó)內(nèi)，曹崇珍等[41]將其總結(jié)為/IHKVAS=(其中:Ih——熱輸入，J/mm;K-系數(shù)，對(duì)焊K=0.85，角焊K=0.57;V——焊接電壓，取平均值，V;A——焊接電流，取平均值，A;S——焊接速度，取平均值，mm/S)。可以看出，國(guó)內(nèi)外的熱輸入計(jì)算公式存在差異。可采用常規(guī)設(shè)備(安培鉗、電壓表、秒表等)或?qū)Ｓ秒娀”O(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱輸入電平的測(cè)量。熱輸入水平也可以通過消耗比(一段時(shí)間內(nèi)沉積的長(zhǎng)度與電極消耗的長(zhǎng)度之比)方案來控制。無論選擇何種方法來控制熱輸入，焊機(jī)在操作前都應(yīng)該使用試板進(jìn)行電極沉積試驗(yàn)，以確保熱輸入是合理的。熱輸入的指標(biāo)是焊接線能量。隨著線能的增加，熱影響區(qū) 硬度降低，可降低產(chǎn)生硬化組織的傾向，更有利于防止氫致開裂。然而，線能量的增加會(huì)導(dǎo)致焊透的增加，而焊透有可能導(dǎo)致焊透。因此，需要平衡焊接熱輸入，在不燒透不銹鋼管的情況下，提高焊接熱輸入。