修正的Bouc-Wen模型：符合塑性理论

"这篇研究论文关注的是Bouc-Wen模型在工程领域的应用，尤其是在描述各种工程中的滞后现象时的局限性。Bouc-Wen模型虽然通用且灵活，但存在位移漂移、力松弛以及在短卸载-重新加载路径下的滞回环不闭合问题，这些问题违反了塑性力学的基本原理，如Drucker's或Ilyushin's后设。为了克服这些不足，论文提出了一种有效的模型修改方法，通过引入刚度因子来区分原始加载和重新加载，利用适当的反转点有效指导整个过程。这种方法修正了模型在特定条件下的非物理行为，同时保留了其在其他情况下的响应特性。此外，论文还展示了原模型和修改后模型在地震激励下的显著不同响应。该研究发表于《声学与振动杂志》2009年的第322期，由A.E.Charalampakis和V.K.Koumousis在希腊雅典国家技术大学完成。" 文章详细讨论了Bouc-Wen模型在工程应用中的核心问题，即模型在短卸载-重新加载路径下出现的不理想行为。这些行为包括位移漂移，意味着模型预测的位移随着时间逐渐偏离实际值；力松弛，即在卸载后重新加载时模型无法保持相同的力水平；以及滞回环的非闭合，这意味着加载和卸载路径不完全重叠，违反了能量守恒的原则。这些现象均不符合塑性理论的基本假设，例如Drucker's后设，它要求在塑性流动过程中材料的加速度必须是非负的，以及Ilyushin's后设，涉及能量守恒和塑性应变的累积。 为了解决这些问题，作者提出了一种新的方法，即在模型的滞回微分方程中引入一个刚度因子。这个因子使得模型能够区分初次加载和后续的重新加载，从而更好地模拟材料的行为。通过巧妙地定义和使用反转点，可以确保模型在所有加载和卸载路径下的响应更加合理。实验证明，这种修改能够有效地消除在短卸载-重新加载路径上的非物理行为，同时不会影响模型在其他条件下的正常表现。 此外，作者通过对比分析表明，修改后的Bouc-Wen模型在模拟地震等动态载荷作用下的响应与原始模型存在显著差异。这对于地震工程和结构动力学的研究至关重要，因为正确模拟材料的滞回行为对于预测结构在地震中的行为和设计抗震结构至关重要。 这项研究为改进Bouc-Wen模型提供了重要的理论基础，使得模型能够更好地符合塑性力学的基本原则，同时增强了其在实际工程应用中的适用性和准确性。