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자료유형
학술저널
저자정보
Qiu, Canxing (School of Civil Engineering, Shandong University) Zhao, Xingnan (School of Civil Engineering, Shandong University)
저널정보
테크노프레스 Smart structures and systems Smart structures and systems 제22권 제5호
발행연도
2018.1
수록면
495 - 508 (14page)

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Shape memory alloys (SMAs) exhibit superelasticity given the ambient temperature is above the austenite finish temperature threshold, the magnitude of which significantly depends on the metal ingredients though. For the monocrystalline CuAlBe SMAs, their superelasticity was found being maintained even when the ambient temperature is down to $-40^{\circ}C$. Thus this makes such SMAs particularly favorable for outdoor seismic applications, such as the framed structures located in cold regions with substantial temperature oscillation. Due to the thermo-mechanical coupling mechanism, the hysteretic properties of SMAs vary with temperature change, primarily including altered material strength and different damping. Thus, this study adopted the monocrystalline CuAlBe SMAs as the kernel component of the SMA braces. To quantify the seismic response characteristics at various temperatures, a wide temperature range from -40 to $40^{\circ}C$ are considered. The middle temperature, $0^{\circ}C$, is artificially selected to be the reference temperature in the performance comparisons, as well the corresponding material properties are used in the seismic design procedure. Both single-degree-of-freedom systems and a six-story braced frame were numerically analyzed by subjecting them to a suite of earthquake ground motions corresponding to the design basis hazard level. To the frame structures, the analytical results show that temperature variation generates minor influence on deformation and energy demands, whereas low temperatures help to reduce acceleration demands. Further, attributed to the excellent superelasticity of the monocrystalline CuAlBe SMAs, the frames successfully maintain recentering capability without leaving residual deformation upon considered earthquakes, even when the temperature is down to $-40^{\circ}C$.
#shape memory alloy #temperature effect #braced frame #seismic performance #numerical analysis

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