不锈钢复合钢材是一种由基层和复层组成的新型高性能钢材,基层一般为碳素钢或低合金高强度结构钢,复层为不锈钢,两者通过热轧等工艺实现冶金结合。该类复合钢材同时具有基层的强度和复层的耐蚀性能,综合性能良好,在结构工程领域具有显著优势和应用前景。目前针对不锈钢复合钢材的研究还处于起步阶段,但已引起国内外学者的关注。本文对不锈钢复合钢材及焊接接头的循环本构模型进行研究,为可靠分析不锈钢复合钢材钢结构在地震作用下的力学响应提供重要基础和依据,主要工作如下:(1)对3+5mm厚和3+3mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材试件进行单调拉伸、单调压缩和15种不同循环加载制度下的试验。基于试验结果,分析了不锈钢复合钢材的单调性能、滞回性能以及宏观和微观破坏形态;采用R-O三参数模型对部分加载制度下的循环骨架曲线进行拟合,并与单调试验曲线进行对比;提出了基于Chaboche模型的修正滞回本构模型,确定了具体参数取值,并验证了其准确性和适用性;最后对两种复合比的不锈钢复合钢材在循环骨架曲线、滞回曲线及循环本构模型方面进行对比,分析复合比的影响。研究成果为提出双金属复合钢材的循环本构统一模型提供了主要基础。(2)对3+5mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材焊接接头试件进行单调和循环加载下的试验。基于试验结果,分析了其单调性能、滞回性能以及宏观和微观破坏形态;采用R-O模型拟合了部分加载制度下的循环骨架曲线,并与单调试验曲线进行对比;提出了基于Chaboche模型的修正滞回本构模型,确定了具体参数取值,并验证了其准确性和适用性;最后与不锈钢复合钢材母材在循环骨架曲线和循环本构关系上进行对比。研究成果为不锈钢复合钢材钢结构采用焊缝连接方法的可行性提供重要支撑。(3)对3+5mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材进行机械加工,得到试验段为纯基层(Q235B)和纯复层(316L)试件,对其进行循环加载试验,基于试验数据标定基层、复层的循环本构模型参数,采用有限元软件ABAQUS精细化分层建模对3+5mm厚和3+3mm厚不锈钢复合钢材循环加载试验进行模拟,验证了精细化分层建模的适用性。研究成果为建立复合钢材钢结构有限元模型提供重要参考。(4)通过精细化分层建模方法建立不同复合比下的有限元模型,对其施加循环加载制度并标定其循环本构模型参数,进行参数分析,提出了复合钢材循环本构统一模型;通过对采用精细化分层建模方法和采用循环本构统一模型参数建立的6种复合比模型在不同循环加载制度下得到的有限元计算曲线进行对比,验证了所提出统一模型的正确性。研究成果为简化计算复合钢材钢结构在地震作用下的力学响应时的有限元模型提供重要基础。