剪切变形下橡胶支座压缩刚度比分析研究

为了研究不同截面形状橡胶支座在剪切变形下的压缩刚度,该文分别基于双弹簧模型与有效面积模型推导了四种截面形状（环形、圆形、方形及矩形）支座的压缩刚度比公式,然后采用ABAQUS建立七个支座有限元模型,结合已有的支座压缩及剪切试验,验证所建立的有限元模型能够准确模拟橡胶支座的实际受力情况,在此基础上,结合理论模型对比分析了不同支座的压缩性能。分析结果表明：压缩及剪切试验中,支座刚度计算值与试验值相差均在5%以内;支座压缩刚度比只与剪切变形与截面惯性半径比值有关,与截面形状及截面尺寸大小无关;该文建立的模型及拟合刚度比公式能够有效模拟橡胶支座在不同剪切变形下的压缩刚度变化情况。     

多铅芯橡胶隔震支座非线性力学性能试验研究

对应用于桥梁隔震的多铅芯橡胶支座进行非线性力学性能试验,并与理论计算结果进行对比分析。研究表明:多铅芯橡胶隔震支座性能稳定、受力性能良好、安装方便,是一种理想的桥梁隔震装置。在此基础上,采用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA分析多铅芯橡胶支座的非线性动态特性,建立铅芯橡胶支座的FEA(有限元)模型,针对支座中心加竖向荷载和水平向循环往复位移荷载,进行了数值模拟分析,其结果与试验曲线基本吻合,从而为确定多铅芯橡胶支座的动力分析参数提供计算方法,进而可为设计新型铅芯橡胶支座提供指导。     

橡胶隔震支座拉伸刚度理论模型与分析

为定量分析橡胶隔震支座的受拉性能, 该文建立了橡胶隔震支座双弹簧拉伸刚度简化分析模型, 根据支座的剪切和拉伸几何变形条件, 以及受力平衡条件, 推导了不同剪切变形下橡胶隔震支座拉伸刚度理论计算公式。根据推导结果对支座拉伸刚度变化规律进行了分析, 并与ABAQUS有限元数值模型及支座拉伸试验结果进行了对比, 结果表明, 该文计算公式可以较好地分析不同直径叠层橡胶隔震支座在剪切变形小于100%时拉伸刚度定量变化。     

小型叠层橡胶支座水平刚度的实验研究

本文对小型叠层橡胶支座(D<100mm)进行了压剪试验研究,并总结了这类支座的一些基本性能。试验表明:当用现有的大型叠层橡胶支座水平刚度计算公式对小型叠层橡胶支座的水平刚度进行计算时,其计算结果偏小,必须经过适当修正后,才能计算小型叠层橡胶支座的水平刚度。同时,从开发新产品的角度出发,本文还对一组锡芯叠层橡胶支座进行了初步的试验研究。实验成果在一定程度上弥补了这一研究领域内的不足。     

多铅芯橡胶隔震支座非线性力学性能试验研究及其显式有限元分析

对应用于桥梁隔震的多铅芯橡胶支座进行非线性力学性能试验,并与理论计算结果进行对比分析。研究表明:多铅芯橡胶隔震支座性能稳定、受力性能良好、安装方便,是一种理想的桥梁隔震装置。在此基础上,采用显式有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA分析多铅芯橡胶支座的非线性动态特性,建立铅芯橡胶支座的FEA(有限元)模型,针对支座中心加竖向荷载和水平向循环往复位移荷载,进行了数值模拟分析,其结果与试验曲线基本吻合,从而为确定多铅芯橡胶支座的动力分析参数提供计算方法,进而可为设计新型铅芯橡胶支座提供指导。     

铅芯橡胶支座微分型恢复力模型屈服前刚度的研究

该文简介了微分型恢复力模型(Bouc-Wen模型)的发展过程及其在铅芯橡胶支座中的应用,基于两个不同规格支座的压剪试验比较了不同屈服前刚度K1(K1=5Kd―40Kd)的微分型恢复力模型与实测结果的差异,发现了一些有益的规律。之后,计算分析了一个上部结构为8层的隔震模型,铅芯橡胶支座屈服前刚度K1分别取10Kd―40Kd,对于不同的屈服前刚度K1,上部结构底层的水平刚度分别设为100Kd、300Kd、500Kd,用以比较屈服前刚度K1对不同周期结构的地震响应的影响。通过以上对比和计算,对隔震设计中铅芯橡胶支座屈服前刚度的取值给出了合理建议。     

铅芯橡胶支座的非线性动态分析力学参数试验研究

通过对不同结构构造的铅芯橡胶支座进行水平动态力学试验, 系统研究了铅芯橡胶支座动态力学性能与其结构构造及外加动载之间的关系。研究结果表明:铅芯橡胶支座动态力学性能(特征强度、水平方向耗能、初始刚度、屈服后刚度及硬化比)主要由其本身的几何构造及组成材料决定,且在往复加、卸载循环过程中具有较好的稳定性。对试验数据进行数学统计分析,建立了铅芯橡胶支座各水平动态力学参数与其几何构造及外加荷载特性之间的一系列回归关系式。从而为铅芯橡胶支座的设计提供参考依据,为应用铅芯橡胶支座的结构进行非线性动态分析时,确定其动力分析参数提供可供参考的计算方法。     

橡胶支座与R／C柱串联隔震系统水平刚度系数

将叠层橡胶支座和Ｒ／Ｃ柱的串联机构作为隔震系统的做法在实际工程中已有应用,但至今尚无规范化的设计计算方法。该文将橡胶支座简化为考虑Ｐ－Δ效应的剪弯型竖杆、Ｒ／Ｃ柱简化为弯曲型竖杆,建立了橡胶支座和Ｒ／Ｃ柱串联隔震系统的分析模型,推导了水平刚度系数的实用计算公式,并对典型参数的影响进行了分析。     

铅芯橡胶支座在铁路桥梁抗震中的应用研究

本文建立了一结构－－桩基－－土全桥体系动力相互作用分析模型，着重计算分析了铅芯橡胶支座对桥梁的减，隔震作用，并讨论了铅芯橡胶支座设计参数对其减震效果的影响。研究结构表明，铅芯橡胶支座的应用，大大减小了桥梁的地震响应；在确保列车正常运营的前提下，应选用剪切刚度较小的铅芯橡胶支座。     

隔震曲线连续梁桥铅芯橡胶支座参数优化

为了提升铅芯橡胶支座（LRB）在隔震曲线梁桥中的减隔震效果,该文对LRB力学性能参数进行了优化分析。首先,采用ANSYS建立了某三跨隔震曲线梁桥有限元模型,考虑LRB屈服力、初始刚度及屈服后刚度等性能参数的影响,对该桥进行非线性时程分析,得到了结构关键地震响应随支座力学性能参数的变化规律,并确定了支座参数的合理取值范围。在该支座参数区间内,又以墩底剪力之和为目标函数,基于零阶优化算法,对LRB力学性能参数进行了优化。结果表明：屈服力、初始刚度及屈服后刚度对隔震连续梁桥地震响应有显著影响;隔震支座参数优化后,使得隔震支座峰值位移得到了有效控制,同时不显著增大墩底剪力,且边墩与中墩墩底剪力差值明显缩小,各墩受力更趋均衡。     

串联隔震系统水平刚度及对结构地震响应影响

针对工程界比较关注的柱串联隔震系统的水平刚度问题,建立了水平刚度计算公式,探讨了压应力对水平刚度及结构地震响应的影响。首先建立了单个叠层橡胶支座的场矩阵;其次根据传递矩阵法建立了柱串联隔震系统的场矩阵,根据所得场矩阵推导出串联隔震系统顶部状态变量与任意截面内力和位移之间的关系,进而推导出串联隔震系统的水平刚度计算公式,避免了繁琐的力学推导过程;最后探讨了压应力对水平刚度及结构地震响应的影响。结果表明水平刚度随着压应力的增大而减少,近断层附近建议采用隔震支座直接固定在基础上的隔震方案。     

板式橡胶支座力学模型参数的时变特性研究

为明确板式橡胶支座力学模型参数的时变特性.以收集到的服役时间分别为3年、7年、10年、25年的公路桥梁板式橡胶支座为研究对象,开展压剪试验,分析支座使用时间对刚度、摩擦因数等力学模型参数的影响规律.试验结果表明:随着使用时间的增加,板式橡胶支座剪切刚度出现不同程度的退化,剪切刚度与使用时间呈非线性关系;临界滑移位移与使...     

Deformation and compressive strength of corrugated cartons under different indentation shapes: Experimental and simulation study

A new method to enhance the compressive strength of corrugated cartons is proposed in this study. The work aims to carry out compression tests on the corrugated carton to analyze the deformation and compressive capacity of the carton under the indentation condition of different shapes. First, compression tests are carried out on nonindentation cartons, one-line indentation cartons, unclosed rhombus indentation cartons, rhombus indentation cartons, and cross-indentation cartons to record their maximum compressive force. Second, by comparing the deformation of different cartons, it is found that rhombus indentation and cross-indentation have the greatest influence on the compressive strength of cartons. Rhombus indentation will enhance the compressive strength of the carton, while cross-indentation will reduce it. Third, ANSYS Workbench is used to analyze the buckling of cartons, and the maximum compressive force of nonindentation cartons and rhombus indentation cartons is obtained. Finally, through the comparison of the finite element method and experiments, it is concluded that rhombus indentation can improve the compressive strength of cartons, which is of great significance to the industrial production of cartons.     

含凸轮-滚轮机构的准零刚度系统隔振特性实验研究

提出了一类含凸轮-滚轮机构的准零刚度隔振器,进行了静力学分析,给出了具有分段非线性的回复力;建立了隔振系统的运动方程,并利用谐波平衡法得到了主共振响应的一次近似解析解,给出了凸轮-滚轮保持接触的参数条件,并分析了保持接触情况下的力传递率;最后,对准零刚度隔振系统进行了激振实验分析,测定了不同工况下的力传递率,并与相应的线性系统进行了对比。结果表明：通过引入凸轮-滚轮负刚度机构,有效降低了起始隔振频率,抑制了共振,提高了隔振效果,因此,该准零刚度隔振器具有良好的低频隔振性能;凸轮-滚轮保持接触的前提下,激励幅值越大,负刚度机构越易发挥作用,隔振效果更显著。     

公路桥梁板式橡胶支座病害及应对策略研究

普通板式橡胶支座作为我国公路钢筋混凝土梁桥体系中的重要支承构件,其老化力学性能可影响局部及整体结构的服役安全性。因此,考虑橡胶材料老化、轴向压应力、支座几何构型等参数,研究老化橡胶支座在不同受力阶段的剪切性能。设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验,对不同参数影响下支座的剪应变-剪应力曲线、剪切模量、水平位移-水平力及剪切刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对老化支座的剪切性能进行参数分析,其有限元分析结果与试验结果进行对比。结果表明,橡胶等效老化年限小于20年,其橡胶老化对支座剪切性能的影响较小,则当橡胶等效老化时间大于50年,其剪切模量和剪切刚度增加,剪切变形能力降低,而橡胶老化对支座宏观剪切刚度的影响程度明显大于对材料剪切模量的影响。此外,支座剪应力-剪应变曲线、水平位移-水平力曲线及剪切刚度模拟结果随老化时间的变化规律与试验结果一致,且支座剪切性能随其剪切变形的增大,其模拟结果与试验结果之间差距逐渐降低。其中,当支座剪切变形达到100%时,支座剪切刚度模拟结果与试验结果最大相差20.4%,模拟结果与理论计算结果最大相差21.2%。鉴于实际桥梁工程中橡胶支座的老化受环境气候条件、车辆荷载或偶然荷载等的综合影响,其老化速度会有所加快,在进行老化支座剪切性能计算时应考虑其老化性能指标的取值。     

碱、盐环境下不同应力水平FRP筋抗压强度试验与理论研究

为了研究温度、应力水平等因素对纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)筋在碱、盐环境下抗压强度衰减规律的影响,将FRP筋分别置于60℃和25℃的碱、盐溶液进行加速腐蚀试验,然后测定其抗压强度衰减规律。60℃下FRP筋的压应力水平分别为0%、20%和40%,腐蚀时间分别为10d、21d、42d;25℃下FRP筋压应力水平为0%,腐蚀时间分别为36d、64d、100d。通过观察腐蚀前后FRP筋表面形貌的变化,可以得出:FRP筋表面侵蚀程度随腐蚀时间的增加而增加;同条件下,碱溶液对FRP筋的表面侵蚀程度大于盐溶液。对腐蚀后的FRP筋进行抗压强度试验,结果表明:应力和温度的提高加速了FRP筋抗压强度的退化,在60℃碱溶液中腐蚀42d后,应力水平为0%和40%的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋、玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋和碳纤维增强聚合物(CFRP)筋抗压强度分别下降了31.8%、43.6%、51.5%和44.2%、54.8%、57.1%,60℃盐溶液中腐蚀42d后,应力水平为0%和40%的GFRP、BFRP和CFRP筋抗压强度分别下降了22.2%、31.8%、18.1%和29.0%、37.2%、23.5%。基于Fick定律,提出了考虑应力水平、温度和腐蚀时间的FRP筋抗压强度预测模型,该模型可用于预测FRP筋在实际工况下抗压强度衰减规律。     

极低温度下LRB力学性能及对高层结构地震响应的影响

摘 要：研究极低气温（﹣40℃）下温度变化对隔震结构中铅芯橡胶支座力学性能的影响及其力学性能变化特征,及﹣40℃至40℃区间支座的温度相关性。选用直径为600 mm的原型铅芯橡胶支座,采用电液伺服加载系统完成剪切应变为100%情况不同恒定温度下的低周反复加载试验。发现支座在极低温度下的力学性能与常温下的力学性能差异显著。提出铅芯橡胶支座屈服后刚度与屈服荷载的温度修正方程,及隔震结构设计中铅芯橡胶支座基于温度的力学参数取值建议。给出考虑温度影响的隔震结构地震反应影响算例,分析结果表明温度对强震下隔震结构的隔震层位移、上部结构层间剪力以及上部结构顶层的加速度响应影响显著。     

圆锥滑动轴承-转子系统中金属橡胶阻尼器力学性能研究

针对金属橡胶材料优良的阻尼性能,设计了应用于圆锥滑动轴承-转子系统中的金属橡胶阻尼器,制备了专用实验台,在其既承受转子不平衡力等径向载荷又承受轴向载荷作用下,研究了轴向力对金属橡胶阻尼器刚度及能量耗散系数的影响,得到了金属橡胶阻尼器刚度、阻尼性能随变形幅值及轴向载荷的变化关系式,为金属橡胶阻尼器在圆锥滑动轴承-转子系统中的实际应用奠定了基础。     

不同温度环境中沥青混凝土动态抗压性能试验研究

为研究沥青混凝土在不同温度环境中的动态力学特性,该研究在-20～30 ℃和10-5～10-2 s-1条件下对其进行了动态抗压试验研究.试验结果表明:温度和应变速率对沥青混凝土的力学性能有显著影响,降低温度或增加应变速率导致抗压强度和弹性模量增加,峰值应变减小;当温度大于20 ℃或小于-10 ℃时,应变速率由10-5 s...     

FRP橡胶隔振器水平剪切特性的初步研究

应用小波变换及自助理论对多自由度系统进行模态参数辨识。通过对结构系统响应信号进行小波变换将其表示在时频域内,在分析了小波变换的时频分辨率特性后,利用最小Shannon熵获取最优小波参数,并运用自助理论估计出模态参数分布的置信区间范围。数值仿真表明了该方法对模态参数估计的有效性。将所提方法应用于一个振动台的模态分析,实验结果表明,提出的小波自助模态参数辨识方法降低了模态参数辨识的难度,提高了模态频率和阻尼比的辨识精度。