支座的案例
ABAQUS橡膠支座：考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續(xù)梁橋增量動(dòng)力分析
(a)中支座
(b)邊支座
(c)中支座
(d)邊支座
圖8 盆式橡膠支座峰值軸力
圖9-11對(duì)比支座摩擦恢復(fù)力、變形及耗能，發(fā)現(xiàn)雙線性支座模型的最大水平恢復(fù)力是一個(gè)常數(shù)，而采用可變摩擦型支座模型的最大水平恢復(fù)力隨IR的增大而增大。結(jié)果表明，采用可變摩擦支座模型能夠正確反映支座摩擦力變化的特性，且在支座設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮水平力的放大。采用雙線性支座模型會(huì)低估支座的變形需求，可能導(dǎo)致支座變形能力設(shè)計(jì)不足。可變摩擦型支座耗能與支座的摩擦力變化有關(guān)，當(dāng)摩擦型支座增大摩擦力的耗能貢獻(xiàn)大于減小摩擦力的耗能損失，可變摩擦型支座耗能高于雙線性支座耗能。
(a)中支座
(b) 邊支座
圖9 盆式橡膠支座的最大水平摩擦恢復(fù)力
(a)中支座
(b)邊支座
圖10 盆式橡膠支座的最大水平變形
(a)中支座
(b)邊支座
圖11 盆式橡膠支座的耗能
由圖12橋墩曲率對(duì)比: 發(fā)現(xiàn)采用可變摩擦型支座模型的最大曲率約為雙線性模型的3-6倍。結(jié)果表明，可變摩擦型支座模型向下傳遞了更多的剪切摩擦力，導(dǎo)致橋墩承擔(dān)的彎矩增大，彎曲效應(yīng)明顯。因此，可變摩擦型支座模型模擬的橋墩曲率大于雙線性支座模擬結(jié)果。
展開(kāi) 【JY】橡膠系支座/摩擦系支座全面解析
隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的在于將基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)“隔斷”，通過(guò)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)間設(shè)置隔震支座，利用隔震支座自身特性減小地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的作用，并且隔震支座可有效調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)自振周期，避開(kāi)地震地面運(yùn)動(dòng)的主頻帶范圍，減小共振效應(yīng)，避免上部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。
【JY】結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)之(隔震概念設(shè)計(jì))
通常我們所提及到的隔震支座類(lèi)型有：
●橡膠系支座
天然橡膠支座(LNR)、
鉛芯橡膠支座(LRB)、
高阻尼橡膠支座(HDR)
● 摩擦系支座
彈性滑板支座(ESB)、
摩擦擺隔震支座(FPS)
●其他
板式支座、盆式支座和彈簧隔震支座(SI)以及其他新型支座（如氣壓及液壓隔震支座）。
展開(kāi) ABAQUS橡膠支座仿真：有初始轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座水平力學(xué)性能研究
其中，采用橡膠隔震支座進(jìn)行隔震是一種比較常用且成熟的方法。在一些使用橡膠隔震支座的大跨空間結(jié)構(gòu)中，其支座常常存在轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題[2-3]，這必然會(huì)對(duì)支座的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響其隔震效果。因此，本文對(duì)有初始轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座的水平力學(xué)性能進(jìn)行研究，為橡膠隔震支座在大跨空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用和設(shè)計(jì)提供參考。
水平力學(xué)性能是橡膠隔震支座最重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一。HARINGX[4]首次將支座假定為一個(gè)均勻和各向同性的柱體，提出了在水平力與豎向壓力共同作用下疊層橡膠支座的水平剛度理論計(jì)算公式。在中等剪應(yīng)變下，HARINGX的理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好[5]。KOH等[6]提出了在大豎向壓力和大剪應(yīng)變下的橡膠支座力學(xué)模型。針對(duì)HARINGX理論的不足，CHANG[7]提出采用剛度矩陣法，DING等[8]提出了轉(zhuǎn)換矩陣法，通過(guò)研究一個(gè)具有上下鋼板約束的單層橡膠墊來(lái)分析疊層橡膠隔震支座的力學(xué)性能。HE等[9]根據(jù)HARINGX理論研究了橡膠支座的回轉(zhuǎn)剛度，并提出支座端部的轉(zhuǎn)角會(huì)對(duì)支座的水平剛度產(chǎn)生較大影響。RAVARI等[10]根據(jù)HARINGX理論，對(duì)有初始轉(zhuǎn)角的疊層橡膠支座進(jìn)行了分析，并提出了簡(jiǎn)化計(jì)算模型。
目前，相關(guān)學(xué)者針對(duì)有初始轉(zhuǎn)角的疊層橡膠支座的研究多為理論研究，且大部分均基于HARINGX理論，不能反映橡膠材料本身的變化對(duì)支座水平剛度的影響，相關(guān)的試驗(yàn)研究也還很少。因此，本文對(duì)無(wú)轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座和有初始轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座的剪切性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并利用大型通用有限元軟件ABAQUS對(duì)其進(jìn)行參數(shù)分析，深入研究初始轉(zhuǎn)角對(duì)支座水平性能的影響。
展開(kāi) 化工設(shè)備吊耳、支座匯總
化工設(shè)備的常見(jiàn)支座主要有6種，分別是鞍式支座、腿式支座、耳式支座、支承式支座、裙式支座和剛性環(huán)式支座。
支座的作用是支撐設(shè)備，固定其位置。不同的容器可采用不同類(lèi)型的支座。大中型的臥式容器常用鞍式支座，大型的塔式容器常用裙式支座，小型容器支座有支承式支座、耳式支座、腿式支座等，球形容器可采用柱式支座、裙式支座、半埋式支座及高架式支座等。
1-鞍式支座
鞍式支座是指塑板與臥式容器局部貼合并呈馬鞍形的支承結(jié)構(gòu) 。它是一種臥式容器支座。臥式設(shè)備一般用兩個(gè)鞍式支座支承，當(dāng)設(shè)備過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)兩個(gè)支座允許的支承范圍的，應(yīng)增加支座數(shù)目。鞍式支座是由鞍式墊板（加強(qiáng)板）、腹板、筋板和底板焊接制成。
墊板的作用是改善設(shè)備殼體局部受力情況，通過(guò)墊板，鞍座承受容器載荷。在筒壁較厚，在鞍座支承反力作用下，筒壁內(nèi)周向應(yīng)力小于許用應(yīng)力情況下，亦可不加墊板。
筋板的作用是將墊板、腹板和底板連成一體，加大剛性，可有效地傳遞壓縮力和抵抗外彎矩作用。
2-腿式支座
腿式支座（簡(jiǎn)稱(chēng)支腿）是壓力容器支座類(lèi)型中的一種，主要用于立式設(shè)備，少用于臥式設(shè)備。其結(jié)構(gòu)由一塊底板、一塊蓋板、一個(gè)支柱焊接而成。底板上有螺栓孔，用螺栓固定設(shè)備于地基之上。一般在設(shè)備周?chē)鶆蚍植既齻€(gè)腿式支座，大一點(diǎn)的設(shè)備可以用四個(gè)。
腿式支座分角鋼支柱型、鋼管支柱型、H崗支柱型，上述三種類(lèi)型又有是否加裝墊板之分故而一共有6種類(lèi)型。
3-耳式支座
耳式支座也被稱(chēng)為懸掛式支座。耳式支座分為短臂型、長(zhǎng)臂型和加長(zhǎng)臂型三類(lèi)類(lèi)，每類(lèi)又有帶墊板和不帶墊板兩種。長(zhǎng)臂型和加長(zhǎng)臂型耳式支座有較大的安裝尺寸，當(dāng)容器外面包有保溫層，或者將容器直接放置在樓板上時(shí)，宜選用長(zhǎng)臂型和加長(zhǎng)臂型。
4-支承式支座
支承式支座是指在容器底部或容器下部外壁焊有數(shù)根立柱或數(shù)塊支承板的支承結(jié)構(gòu)。
展開(kāi) 
基于ABAQUS的新型鋼網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)分析
摘 要：文章提出了一種可三向位移調(diào)節(jié)的新型鋼網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)，支座與混凝土柱之間采用長(zhǎng)螺栓連接，支座底板與預(yù)埋件之間設(shè)有一對(duì)互相垂直的螺栓槽孔，可實(shí)現(xiàn)支座的三向位移調(diào)節(jié)。為了研究新型鋼網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程當(dāng)中的受力狀態(tài)，運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS，按照實(shí)際受力情況對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)和新型網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了非線性受力分析。結(jié)果表明：兩節(jié)點(diǎn)在實(shí)際荷載加載下，空心球支座應(yīng)力、混凝土柱應(yīng)力，以及鋼筋籠應(yīng)力相差不大，表明新型網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程當(dāng)中能安全使用。
關(guān)鍵詞：三向位移調(diào)節(jié);網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn);ABAQUS;受力分析;
在我國(guó)建筑工程快速發(fā)展的背景下，建筑造型也發(fā)生了日新月異的變化，這就要求必須由多種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來(lái)完成。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在大跨度空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用非常廣泛，網(wǎng)架可通過(guò)支座與預(yù)埋件和混凝土柱連接，最終與基礎(chǔ)連接，如圖1所示。鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在多種大跨工程當(dāng)中得到了越來(lái)越多的運(yùn)用[1]。但鋼網(wǎng)架在安裝的過(guò)程中受到結(jié)構(gòu)自重、風(fēng)荷載等影響，導(dǎo)致網(wǎng)架在合攏時(shí)桿件無(wú)法精準(zhǔn)對(duì)接，而傳統(tǒng)的網(wǎng)架支座對(duì)網(wǎng)架位移的調(diào)節(jié)能力有限，因此有必要對(duì)網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造進(jìn)行進(jìn)一步研究。
同時(shí)，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支座節(jié)點(diǎn)受力通常比較復(fù)雜，對(duì)其承載力性能進(jìn)行分析是工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而節(jié)點(diǎn)的損傷極有可能導(dǎo)致與其連接的鋼構(gòu)件發(fā)生破壞，進(jìn)而帶來(lái)結(jié)構(gòu)整體的損傷，所以節(jié)點(diǎn)分析是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的聚焦點(diǎn)問(wèn)題，而確保節(jié)點(diǎn)區(qū)域安全和穩(wěn)定則是關(guān)鍵所在[2]。
因此，本文提出了一種可三向位移調(diào)節(jié)的鋼網(wǎng)架支座，支座與混凝土柱之間采用長(zhǎng)螺栓連接，支座底板與預(yù)埋件之間設(shè)有一對(duì)互相垂直的螺栓槽孔，可實(shí)現(xiàn)支座的三向位移調(diào)節(jié)。并運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)其進(jìn)行有限元模擬，比較在同一載荷下其支座應(yīng)力、混凝土應(yīng)力，以及鋼筋應(yīng)力，分析新型鋼網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)能否用于實(shí)際工程中。
展開(kāi) abaqus模擬橡膠支座：鉛芯橡膠隔震支座精細(xì)化模擬分享
橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復(fù)位能力、良好的變形能力等特性進(jìn)而在隔震建筑中廣泛使用。鉛芯橡膠隔震支座是在天然橡膠隔震支座中心或非中心部增加鉛芯一個(gè)或多個(gè)制作而成的具有良好耗能能力的隔震支座。剖面圖如圖所示。
為了更真實(shí)準(zhǔn)確地反應(yīng)荷載作用下支座內(nèi)部的壓力分布，本文基于ABAQUS平臺(tái)對(duì)鉛芯橡膠隔震支座進(jìn)行精細(xì)化分析。
（1）模型幾何信息如下表所示：
（2）材料本構(gòu)橡膠采用超彈性模(Arruda-Boyce模型)，鋼材采用雙折線線模型，鉛芯采用理想彈塑性模型。封板、鋼板和連接板的彈性模量E=200GPa，泊松比取0.3。鉛芯彈性模量E=18GPa，泊松比取0.42。下圖為橡膠的本構(gòu)選取示意圖。
（3）分析步設(shè)置：均采用靜力通用，其中Step1為面壓荷載，Step2為水平荷載加載。
（4）邊界條件及荷載：
支座下連接板固結(jié)、橡膠與鋼板和上下封板均采用Tie連接方式，
上連接板施加支座面壓和位移
。
（5）單元類(lèi)型
由于橡膠為粘彈性材料，支座內(nèi)部橡膠與鋼板建議開(kāi)啟混合變形選項(xiàng)；選擇縮減積分可加快計(jì)算速度。
（6）本構(gòu)正確性驗(yàn)證：選取支座上表面中心點(diǎn)繪制荷載-位移圖如下圖所示。
如圖所示，滯回曲線呈明顯“旗幟”形。
（7）應(yīng)力云圖和模擬動(dòng)畫(huà)。
由于作者水平和時(shí)間有限，建模分析過(guò)程可能存在疏忽或有誤的地方還請(qǐng)批評(píng)指正！
文章來(lái)源：廣東省院結(jié)構(gòu)安全顧問(wèn)
展開(kāi) 如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
最近有很多同學(xué)聯(lián)系我，問(wèn)到如何數(shù)值模擬三維隔震支座。假期加個(gè)班，做個(gè)算例分析。
1. 包含的內(nèi)容
（1）算例模型命令流
（2）三維隔震支座命令流
（3）計(jì)算過(guò)程excel文件
（4）建筑隔震橡膠支座規(guī)范
（5）常用隔震支座的設(shè)計(jì)參數(shù)
2. 進(jìn)階內(nèi)容（需另付費(fèi)，有需要可聯(lián)系）
（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預(yù)計(jì)時(shí)間2024年02月
（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預(yù)計(jì)時(shí)間2024年03月
3. 解決的問(wèn)題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學(xué)參數(shù)與隔震支座設(shè)計(jì)參數(shù)的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗(yàn)證隔震支座模擬的正確性？
4. 隔震模型的力學(xué)參數(shù)與隔震支座設(shè)計(jì)參數(shù)的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系
我們知道，實(shí)際應(yīng)用中，我們可以采用廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的隔震支座，也可以訂制特殊類(lèi)型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時(shí)，我們都要將設(shè)計(jì)參數(shù)與隔震模型的力學(xué)參數(shù)對(duì)應(yīng)起來(lái)，從而進(jìn)行力學(xué)分析。
ANSYS中并沒(méi)有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過(guò)組合單元模擬隔震支座的力學(xué)特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱(chēng)彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉(zhuǎn)能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個(gè)單元有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個(gè)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯(lián)，再用串聯(lián)的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。該單元可以引入雙線性強(qiáng)化模型，并考慮粘滯阻尼的影響。詳細(xì)參考《ANSYS結(jié)構(gòu)分析單元與應(yīng)用》。
展開(kāi) 鉸接、鉸支座與梁撓度
摘要：本文首先說(shuō)明了鉸接，可動(dòng)鉸支座，固定鉸支座的異同；然后在有限元仿真中，對(duì)比它們對(duì)分析結(jié)果的影響；最后結(jié)合仿真結(jié)果和梁撓度積分法計(jì)算理論，說(shuō)明積分法的成立條件。
01 鉸接，可動(dòng)鉸支座，固定鉸支座
鉸接，用于構(gòu)件之間：
可動(dòng)鉸支座，用于構(gòu)件與支座之間：
固定鉸支座，用于構(gòu)件與支座之間：
區(qū)別與聯(lián)系：
01 鉸接用于構(gòu)件之間，鉸支座用于構(gòu)件與支座之間；
02 可動(dòng)鉸支座除了有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，還可以移動(dòng)；固定鉸支座只有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，不能移動(dòng)。
02 可動(dòng)鉸支座與固定鉸支座對(duì)撓度計(jì)算的影響
例一，兩端固定鉸支座：
撓度：
例二，一端固定鉸支座，一端可動(dòng)鉸支座：
撓度：
對(duì)比例一和例二可得，可動(dòng)鉸支座不影響撓度計(jì)算。
即使兩端都是可動(dòng)鉸支座，撓度結(jié)果也一樣：
例三，考慮幾何非線性，撓度：
綜合例一，例二，例三可得：
01 幾何線性條件下，對(duì)于撓度分析，可動(dòng)鉸支座和固定鉸支座等效；
02 幾何非線性條件下，對(duì)于撓度分析，如果一端（兩端）為可動(dòng)鉸支座，則撓度結(jié)果和幾何線性基本一致，如果兩端都是固定鉸支座，則撓度結(jié)果和幾何線性有明顯差異，這不是計(jì)算誤差，而是方法差別。
03 積分法計(jì)算梁撓度理論
從梁撓度積分理論角度，解釋上文的仿真結(jié)果：
01 因?yàn)檫吔鐥l件只有撓度和轉(zhuǎn)角兩種形式，固定鉸支座和可動(dòng)鉸支座在這兩個(gè)自由度上是一樣的，所以在幾何線性分析中它們等效。
02 在幾何非線性分析中，幾何條件會(huì)不斷的迭代，剛度方程會(huì)隨之改變，所以固定鉸支座和可動(dòng)鉸支座不等效。
展開(kāi) 【02】建筑結(jié)構(gòu)隔震層隔震支座布置原則
簡(jiǎn)析
布置原則
同一隔震層可采用不同型號(hào)的支座，應(yīng)根據(jù)支座在罕遇地震下的性能發(fā)揮合理選擇型號(hào)，當(dāng)采用不同型號(hào)支座時(shí)，隔震支座底面宜布置在相同標(biāo)高位置上，便于施工；
當(dāng)需采用錯(cuò)層隔震時(shí)，相鄰隔震層的層間位移角不應(yīng)大于1/1000；
當(dāng)上部結(jié)構(gòu)存在剪力墻時(shí)，需采用隔震層轉(zhuǎn)換層時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)剪力墻位置合理設(shè)置隔震支座型號(hào)和數(shù)量；
隔震層支墩尺寸構(gòu)造上應(yīng)匹配隔震支座尺寸，一般疊層橡膠支座連接板尺寸較支座有效尺寸大于100mm，支墩大小較連接板尺寸大于100mm，可提離支座、大型號(hào)橡膠支座需根據(jù)產(chǎn)品深化設(shè)計(jì)；
隔震層支墩間宜居中布置拉梁，當(dāng)采用柱頂隔震且隔震層層高較低，為不影響建筑功能，可優(yōu)化獨(dú)立柱設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足剛度等要求時(shí)可不設(shè)置拉梁；
當(dāng)布置鉛芯隔震橡膠支座以滿(mǎn)足抗風(fēng)要求而導(dǎo)致隔震能力下降較為明顯時(shí)，可在隔震層周邊對(duì)稱(chēng)、分散布置抗風(fēng)裝置，一般情況下，抗風(fēng)裝置應(yīng)保證在小震和風(fēng)荷載作用下正常使用，在遭遇設(shè)防地震時(shí)脆性斷裂，不影響隔震層水平運(yùn)動(dòng)；
橡膠隔震支座在罕遇地震作用下拉應(yīng)力一般不大于1.0MPa，須注意上海標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ、IⅣ類(lèi)土?xí)r不宜超過(guò)0.5MPa。
拓展·獨(dú)立柱設(shè)計(jì)
獨(dú)立柱按懸臂柱進(jìn)行受力分析；
獨(dú)立柱的邊、角柱在罕遇地震作用下容易產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，對(duì)獨(dú)立柱的角柱、邊柱內(nèi)力取值考慮隔震支座受耦合地震效應(yīng)的影響，乘以放大系數(shù) 1.20；
柱子截面尺寸，應(yīng)滿(mǎn)足受力要求；
柱子截面尺寸需滿(mǎn)足擱置隔震支座的構(gòu)造要求；
柱長(zhǎng)細(xì)比宜接近 5；
柱子軸壓比宜小，使其具有較好的延性；
獨(dú)立柱抗震等級(jí)不小于二級(jí)。
展開(kāi) 隔震支座在ANSYS中的批量建模方法 ￥100
<p>在如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座一文中，作者介紹了三維隔震支座的建模方法。然而，在實(shí)際工程中，為了達(dá)到隔震目標(biāo)，隔震支座的數(shù)量會(huì)達(dá)到幾十個(gè)甚至上百個(gè)。因此，如何在ANSYS中對(duì)隔震支座進(jìn)行批量建模是至關(guān)重要的。</p><p><br></p><p>1. 包含的內(nèi)容</p><p>（1）說(shuō)明文本</p><p>（2）三維隔震結(jié)構(gòu)命令流文件（隔震支座批量建模）</p><p>（3）驗(yàn)證過(guò)程excel文件</p><p><br></p><p><br></p><p>2. 解決的問(wèn)題</p><p>（1）如何在ANSYS中對(duì)隔震支座進(jìn)行批量建模？</p><p><br></p><p>3. 研究的依據(jù)</p><p>[1] 龔曙光, 謝桂蘭, 黃云清. ANSYS 參數(shù)化編程與命令手冊(cè)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.</p><p><br></p><p>4. 隔震模型的力學(xué)參數(shù)與隔震支座設(shè)計(jì)參數(shù)的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>我們知道，實(shí)際應(yīng)用中，我們可以采用廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的隔震支座，也可以訂制特殊類(lèi)型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時(shí)，我們都要將設(shè)計(jì)參數(shù)與隔震模型的力學(xué)參數(shù)對(duì)應(yīng)起來(lái)，從而進(jìn)行力學(xué)分析。</p><p>ANSYS中并沒(méi)有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過(guò)組合單元模擬隔震支座的力學(xué)特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱(chēng)彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉(zhuǎn)能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個(gè)單元有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個(gè)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯(lián)，再用串聯(lián)的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。
展開(kāi) 基于solidThinking Inspire的重型車(chē)平衡軸支座的優(yōu)化設(shè)計(jì)
鑒于支座與車(chē)架的安裝連接關(guān)系，以及支座與縱向推力桿的安裝關(guān)系，平衡軸支座的拓?fù)鋬?yōu)化空間如圖1所示，初始設(shè)計(jì)空間為綠色部分，非設(shè)計(jì)空間為紫色部分。
非設(shè)計(jì)空間有以下幾個(gè)部分：
① 支座與車(chē)架的安裝孔；
② 下面與縱向推力桿連接的兩個(gè)縱向長(zhǎng)孔和與其他附件連接的小孔；
③ 連接平衡軸的伸出端。
圖 1 平衡軸支座拓?fù)鋬?yōu)化空間
2.2 工況定義
平衡軸支座在車(chē)輛重載、制動(dòng)和重載制動(dòng) 3 種典型工況下，所處工況比較惡劣，所以文章重點(diǎn)關(guān)注這 3 種工 況。對(duì)整車(chē)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析或者試驗(yàn)測(cè)試，可以計(jì)算或者測(cè)試出平衡軸支座處的作用力和作用力矩，表 1 為 3 種工況下，作用在某重型貨車(chē)平衡軸支座上的載荷，表 1 中的工況及載荷大小來(lái)源于整車(chē)廠對(duì)該型重卡平衡軸支座的試驗(yàn)測(cè)試。
表 1 平衡軸支座工況及載荷
2.3 載荷與約束
2.3.1 車(chē)輛重載
約束與車(chē)架連接的 20 個(gè)安裝孔的 X，Y，Z 平移方向的 3 個(gè)移動(dòng)副，放開(kāi)其繞 X，Y，Z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；平衡軸支座軸端施加 Z+向力 160000N，如圖 2 所示。
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【JY】JYLRB插件：一鍵生成ABAQUS橡膠支座模型 ￥480
相關(guān)的理論視頻課程：【JY】橡膠支座精細(xì)化模擬分析案例與教學(xué)
【注意】：該插件可自動(dòng)生產(chǎn)有限元模型，包括 模型、相互作用、網(wǎng)格劃分、橡膠本構(gòu)(多種可選)、荷載 等，可直接修改荷載條件進(jìn)行分析。
【常見(jiàn)問(wèn)題】水平滯回曲線可非常好好擬合試驗(yàn)支座曲線，豎向剛度(由于支座產(chǎn)品不同)需根據(jù)試驗(yàn)確定體積模量進(jìn)行調(diào)整分析。
【版本修訂】目前可適用于6.14~最新版本，歡迎下載使用！
【導(dǎo)讀】
為了方便大家在分析橡膠支座時(shí)的建模，筆者基于<a href="/major/abaqus">ABAQUS平臺(tái)開(kāi)發(fā)了一種一鍵生成橡膠支座插件 (JYLRB)，該插件僅需在操作界面設(shè)置支座直徑、鉛芯直徑、封板厚度、橡膠厚度、鋼板厚度、橡膠層數(shù)、鋼材屈服應(yīng)力、面壓、所選擇的橡膠本構(gòu)模型以及剪切模量即可生成橡膠支座模型。內(nèi)容包括部件的建立及裝配、各部件本構(gòu)模型的設(shè)置、分析步的設(shè)置、相互作用的設(shè)置、邊界條件及荷載的施加、網(wǎng)格劃分、作業(yè)生成。該插件省去了繁瑣的建模步驟，以及本構(gòu)模型的計(jì)算，使用者僅需根據(jù)自身需要在模型上微調(diào)，可用于隔震支座及結(jié)構(gòu)的精細(xì)化分析。
【程序可解決的問(wèn)題】
在使用ABAQUS平臺(tái)對(duì)橡膠支座進(jìn)行分析，動(dòng)自己的小手進(jìn)行建模時(shí)，由于橡膠與鋼板的接觸面眾多，在設(shè)置相互作用時(shí)過(guò)程繁瑣且很容易出錯(cuò)，消耗去大家大量的時(shí)間。本著能偷懶就偷懶的原則，筆者開(kāi)發(fā)了這款插件。并且在進(jìn)行分析時(shí)，難點(diǎn)在于橡膠支座超彈性材料本構(gòu)的設(shè)置，橡膠材料的力學(xué)性能和金屬材料的力學(xué)性能有很大區(qū)別，如彈性，大變形，不可壓縮等。超彈性材料都有顯著的特征：
（1）能承受大彈性（可恢復(fù)）變形，應(yīng)變可達(dá)100-450%；
（2）由于材料分子鏈的拉直引起變形, 所以在外加應(yīng)力作用下, 體積變化很小。
展開(kāi) 【03】入門(mén)彈性滑板支座（ESB）產(chǎn)品、原理與設(shè)計(jì)（第1篇）
彈性滑板隔震支座
彈性滑板隔震支座ESB（Elastic Sliding Bearing）由橡膠支座部、滑移材料、滑移面板及上、下連接板組成。一般要求滑板支座內(nèi)部橡膠支座的最小直徑（或邊長(zhǎng)）尺寸D不宜小于300mm，第1形狀系數(shù)不宜小于30，第二形狀系數(shù)應(yīng)不小于7。
分類(lèi)
按照動(dòng)摩擦系數(shù)大小，滑板支座可分為以下三類(lèi)：
低摩擦滑板支座：動(dòng)摩擦系數(shù)<0.03;
中摩擦滑板支座：0.03≤動(dòng)摩擦系數(shù)≤0.06;
高摩擦滑板支座：動(dòng)摩擦系數(shù)>0.06;
表示
示例1：有效直徑為800mm的圓形聚四氟乙烯滑板支座可表示為ESB-T-D800；
示例2：有效邊長(zhǎng)為800mm的方形改性超高分子量聚乙烯滑板支座可表示為ESB-H-D800。
支座有效直徑800是指彈性滑板支座中橡膠體的有效直徑，彈性滑板支座壓應(yīng)力、拉應(yīng)力計(jì)算與此相關(guān)。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)要點(diǎn)
滑移材料應(yīng)采用無(wú)孔材料，厚度應(yīng)不小于5mm，嵌入深度應(yīng)不小于厚度的1/2，外露厚度應(yīng)不小于2mm，在檢測(cè)及使用過(guò)程中嚴(yán)禁在滑移材料表面涂油和油脂；不允許出現(xiàn)脫皮、裂紋、分層或其他損傷破壞的現(xiàn)象。采用聚四氟乙烯滑移材料時(shí)，背面需經(jīng)表面活化處理后，鑲嵌并粘結(jié)在下封板中；采用改性超高分子量聚乙烯滑移材料時(shí)，滑移材料應(yīng)嵌固在下封板中。必要時(shí)兩種材料均可采用機(jī)械方式固定。
滑移面板不允許拼接，當(dāng)采用鋼材時(shí)，應(yīng)采用不銹鋼材料，含鉻量應(yīng)大于等于18%。建議內(nèi)陸地區(qū)：不銹鋼采用符合GB/T3280規(guī)定的06Cr19Ni10，06Cr19Ni13Mo3；沿海地區(qū)以及內(nèi)陸腐蝕性環(huán)境：不銹鋼采用符合GB/T3280規(guī)定的022Cr19Ni13Mo3。
展開(kāi) ABAQUS板式橡膠支座高架橋抗震計(jì)算研究
應(yīng)用彈性反應(yīng)譜理論，施加水平地震荷載給有限元模型，計(jì)算支座位移時(shí)需要的水平剪力K，公式為:
式中:m為板式橡膠支座數(shù)量;T為支座厚度;Gr為第r個(gè)支座剪切模量;Jr為第r個(gè)橡膠支座面積。順橋向地震時(shí)，判定水平剪力K下產(chǎn)生的支座剪切變形，會(huì)使下部墩頂?shù)恼穹⑴c上部結(jié)構(gòu)的振幅產(chǎn)生不同。根據(jù)橋墩位移相等原則，將橋墩轉(zhuǎn)換為等效截面墩，等效截面慣性矩計(jì)算公式為:
式中:H為橋墩高度;x為墩頂質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)變量;D(x)為x處墩身慣性矩。單獨(dú)考慮r號(hào)橋墩，計(jì)算基本圓頻率η，公式為:
式中:g1為r號(hào)墩頂抗推剛度;g2為r號(hào)支座抗推剛度;t1為r號(hào)支座質(zhì)點(diǎn)重力;t2為r號(hào)墩頂質(zhì)點(diǎn)重力。獲取單質(zhì)點(diǎn)體系的基頻和特性參數(shù)，則第一振型的第r號(hào)橋墩，其最大地震位移響應(yīng)U和加速度響應(yīng)φ計(jì)算公式為:
式中:δ為單質(zhì)點(diǎn)體系反應(yīng)譜位移，與反應(yīng)譜最大反應(yīng)值和橋墩高度呈正相關(guān);σ1為第一階振型的振動(dòng)疊加;ε為水平地震系數(shù)。橫橋向地震時(shí)，判定橡膠支座上部結(jié)構(gòu)為剛性梁，橋墩頂能夠限制支座上部結(jié)構(gòu)的橫向位移，該種情況下，將橋墩轉(zhuǎn)換為等效截面伸臂梁，把梁端聚點(diǎn)重力和梁體重力之和，作為支座上部結(jié)構(gòu)重力，然后按照上述計(jì)算過(guò)程，計(jì)算等效截面伸臂梁慣性矩，以及最大地震位移響應(yīng)和加速度響應(yīng)。統(tǒng)計(jì)順橋向和橫橋向的最大地震響應(yīng)，包括墩頂位移、加速度、墩底剪力、墩底彎矩，檢驗(yàn)其是否在板式橡膠支座高架橋的允許值內(nèi)，若未超過(guò)允許值，判定高架橋滿(mǎn)足抗震要求，否則判定為不滿(mǎn)足抗震要求。至此完成高架橋最大地震響應(yīng)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)板式橡膠支座高架橋抗震計(jì)算方法設(shè)計(jì)。
2 實(shí)驗(yàn)論證分析
將此次設(shè)計(jì)方法，與兩組常規(guī)板式橡膠支座高架橋抗震計(jì)算方法，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比較高架橋地震響應(yīng)計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的偏差大小。
展開(kāi) 利用Grasshopper進(jìn)行網(wǎng)架支座碰撞檢查
網(wǎng)架或桁架結(jié)構(gòu)的支座分為上弦支承和下弦支承兩種形式。當(dāng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用上弦支承時(shí)，由于構(gòu)造原因，支座牛腿容易與網(wǎng)架腹桿發(fā)生碰撞，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮該因素，并相應(yīng)調(diào)整網(wǎng)架布置或牛腿尺寸。碰撞如圖所示。
由于網(wǎng)架腹桿軸線多為空間直線，難以通過(guò)二維放樣確定其碰撞關(guān)系。作者在實(shí)際工作中利用grasshopper強(qiáng)大的參數(shù)化三維建模能力，進(jìn)行了網(wǎng)架上弦支承支座的碰撞檢查，并以此確定網(wǎng)架和牛腿幾何尺寸的精確設(shè)計(jì)。以下對(duì)主要思路及主要的電池進(jìn)行講解說(shuō)明。
首先確定想要達(dá)到的效果，即輸入支座牛腿中心點(diǎn)、支座尺寸、支座轉(zhuǎn)角、支座高度、腹桿中心線幾何信息和腹桿尺寸，通過(guò)gh建模運(yùn)算，自動(dòng)判斷腹桿與牛腿是否碰撞，如若碰撞，則輸出互相侵入的尺寸，以方便調(diào)整牛腿或網(wǎng)架。輸入數(shù)據(jù)如圖所示：
首先，根據(jù)牛腿邊長(zhǎng)，支座點(diǎn)，支座高度可以在gh中生成支座平面，這一步需要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，并利用4SurfPt電池生成平面。電池及生成的效果如圖所示。
然后利用pipe電池，可以輕易地建出腹桿。
接下來(lái)利用BBX（Brep和Brep相交）電池，可以求得腹桿和支座平面的布爾運(yùn)算結(jié)果。如果二者發(fā)生了碰撞，則會(huì)返回曲線。如上圖所示，返回2條曲線。由于圓管和平面相交，必然會(huì)返回一條圓錐曲線，對(duì)于相交位置在牛腿的一條邊上的情況，可以求得曲線端點(diǎn)（Endpoints電池）的中點(diǎn)與曲線的距離，作為侵入深度，如果需要對(duì)牛腿進(jìn)行切削，則在此基礎(chǔ)上考慮一定的施工間隙即可。對(duì)于相交位置剛好在牛腿角部的情況，可以求得交點(diǎn)分別與角點(diǎn)的距離，以及角點(diǎn)與曲線中點(diǎn)的距離，以指導(dǎo)牛腿的設(shè)計(jì)。
關(guān)注公眾號(hào)“建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)化”并后臺(tái)回復(fù)“支座碰撞檢查”可獲取完整電池文件.
關(guān)注公眾號(hào)“建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)化”并后臺(tái)回復(fù)“支座碰撞檢查”可獲取完整電池文件.
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