abaqus 彈性支座
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus 彈性支座的視頻教程
ABAQUS-超彈性橡膠襯套壓縮模擬
本案例基于ABAQUS/Standard模擬了超彈性橡膠襯墊的壓縮過程，橡膠材料使用Mooney-Rivlin模型，輸入相應系數，鋼板施加位移載荷，橡膠采用C3D8H單元，第一個分析步施加1mm位移載荷，建立接觸，第二步施加500mm，輸出橡膠的應力應變情況，及力位移曲線，應力應變曲線。
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Abaqus材料模型-形狀記憶合金彈性本構
一、視頻內容介紹 二、形狀記憶合金彈性本構理論 三、ABAQUS中形狀記憶合金彈性本構參數標定方法 四、形狀記憶合金仿真案例
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abaqus 彈性支座的實例教程
基本原理與性能參數
豎向壓縮剛度：檢測允許偏差值為±30%；
剪切性能-初始剛度：檢測允許偏差值為±15%；
剪切性能-動摩擦系數：低摩擦滑板支座：允許偏差為士50%；中、高摩擦滑板支座：允許偏差為±30%。
注意事項：彈性滑板支座中橡膠體提供支座的水平初始剛度（第一剛度）和豎向剛度，豎向剛度為由橡膠體和聚四氟乙烯板豎向剛度的串聯剛度，第一剛度可采用普通天然橡膠支座水平等效剛度公式進行計算，即K=GA/Tr，當支座克服靜摩擦力開始滑動時，滑板支座動摩擦力Qd主要由動摩擦系數μ和支座所受豎向荷載W而定，即Q=μW。
彈性滑板支座水平-力位移滯回曲線
優勢與展望
豎向承載力大，豎向變形和橫向膨脹變形有限；
合理的豎向壓縮剛度可保證結構豎向頻率較低；
與橡膠支座組合使用時，可減少地震作用下豎向荷載重分布所導致的隔震支座受力的變化；
基于軟土場地過濾掉了地震波的中高頻（短周期）分量，地震波能量集中在長周期范圍，當采用橡膠支座剛度相對來說還是較大，延長結構周期時可能剛好會產生共振反而影響隔震效果，彈性滑板支座在運動時第二剛度為0，對地震動頻譜特性不敏感；
針對電梯下懸多層的錯層結構，電梯井下支座承受荷載較大，可優選彈性滑板支座；
支座在高速運動下的性能尚需進一步研究。
下期內容： 【04】入門彈性滑板支座（ESB）產品、原理與設計（第2篇）--不同軟件的模擬方式
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展開 彈性滑板隔震支座在不同軟件中的模擬
彈性滑板支座關鍵設計參數：豎向剛度、水平初始剛度、動摩擦系數
ETABS
注意事項：
U1方向默認為非線性屬性，為一個GAP單元，只受壓不受拉。
阻尼系數r由下式計算所得，其中C1為結構阻尼比，k1為隔震支座豎向剛度，m為重力荷載下隔震支座的軸力W/g，阻尼系數可以模擬在豎向提供一定阻尼力，耗散部分高頻成分。若簡化計算，可填一個較小值。
慢摩擦系數為靜摩擦系數（零速度時的摩擦系數），快摩擦系數為動摩擦系數（高速時的摩擦系數），動摩擦系數與速率參數相關。為簡化分析，靜摩擦系數和動摩擦系數取值相同，此時速率參數將失效。
當為彈性滑板支座時，凈擺半徑取值為0。
SAUSAGE
PKPM
YJK
備注：線性屬性用于線性工況，如模態分析、反應譜分析、線性靜力分析等，線性屬性對周期有影響，進而影響阻尼力。YJK和PKPM針對隔震支座的有效剛度有三種方法：1. 選擇手動輸入（采用輸入的等效線性屬性）、2. 反應譜迭代確定、3. 自動采用彈性時程計算結果。
彈性滑板隔震支座在分析時的注意事項
分析時，須先對結構施加重力荷載作為初始重力工況，再開展時程分析，因為彈性滑板支座的受力性能與豎向荷載相關性較大；
對需要考慮豎向地震的結構需要重視其影響；
于彈性滑板支座，橡膠支座部及滑移材料的壓應力限值均應滿足表4.6.3的規定；
彈性滑板支座在地震作用下水平位移不應大于其產品水平極限位移的 0.75倍。特殊設防類結構，極罕遇地震作用下，彈性滑板支座在地震作用下水平位移不應大于其產品水平極限位移；
彈性滑板支座無水平恢復力，需與橡膠支座組合使用。
展開 可以發現：（1）在各個初始轉角下，支座的水平等效剛度都會隨豎向壓力的增大而減小，符合規律，側面體現了本次試驗的有效性；（2）同一豎向壓力下，支座的水平剛度會隨初始轉角的增大而減??；（3）支座與轉角平行方向上的水平剛度低于與轉角垂直方向上的水平剛度，但二者相差不大。
圖4 水平等效剛度-初始轉角關系曲線
Fig.4 Relationship curves between horizontal equivalent stiffness-initial rotation angle
2 ABAQUS有限元模型
運用大型有限元分析軟件ABAQUS對試件進行建模分析。
2.1 有限元模型的建立
薄鋼板采用Q235鋼，并考慮其實際工作情況，將其視為線彈性，鋼板彈性模量E取2.06×105MPa，泊松比ν取0.3；橡膠本構關系采用Neo-Hookean模型，橡膠剪切模量取0.55MPa，橡膠材料參數C10和D1分別取0.275MPa和0.001MPa；采用六面體單元劃分，薄鋼板采用三維8結點線性六面體非協調單元C3D8I，橡膠材料采用三維8結點線性六面體雜交單元C3D8H[12]，每層橡膠劃分3層單元。支座模型及網格劃分如圖5所示。利用ABAQUS軟件中的解析場功能，通過位移控制來使支座的上表面產生轉角。
展開 橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復位能力、良好的變形能力等特性進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或多個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。
為了更真實準確地反應荷載作用下支座內部的壓力分布，本文基于ABAQUS平臺對鉛芯橡膠隔震支座進行精細化分析。
（1）模型幾何信息如下表所示：
（2）材料本構橡膠采用超彈性模(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。下圖為橡膠的本構選取示意圖。
（3）分析步設置：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、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）單元類型
由于橡膠為粘彈性材料，支座內部橡膠與鋼板建議開啟混合變形選項；選擇縮減積分可加快計算速度。
（6）本構正確性驗證：選取支座上表面中心點繪制荷載-位移圖如下圖所示。
如圖所示，滯回曲線呈明顯“旗幟”形。
（7）應力云圖和模擬動畫。
由于作者水平和時間有限，建模分析過程可能存在疏忽或有誤的地方還請批評指正！
文章來源：廣東省院結構安全顧問
展開 根據橋梁在恒載作用下分配到每個支座的重力選用支座型號，中支座采用GPZ8SX支座，邊支座采用GPZ2SX型支座，支座的力學性能如表1所示。
(a)整體結構示意圖
(b)主梁截面
(c)主墩截面
圖1 連續梁橋結構示意
表1 支座力學性能
主梁的頂底板、腹板和橫隔板采用多層殼體單元模擬，主梁配筋采用截面積分層的形式。橋墩采用考慮三維變形的B31梁單元，采用截面積分點來模擬橋墩中的鋼筋，如圖2所示。其材料本構見圖3，包括：（1）橋墩的C60混凝土，其本構模型考慮了混凝土強度和剛度的退化，忽略不計混凝土的拉應力，（2）普通鋼筋HRB400采用遵循隨動硬化的Clough模型，能較好地再現鋼筋混凝土構件在循環變形作用下的捏攏效應。
圖 2 連續梁橋的ABAQUS數值模型
(a) C60混凝土
(b) HRB400鋼筋
圖3 材料本構
支座采用雙線性支座模型和可變摩擦支座模型，如圖4所示。在圖4（b）中，可變摩擦支座模型采用僅受壓的數學模型來模擬支座豎向力-位移關系。在水平方向上，摩擦力隨豎向力的變化而變化，其力學計算表達式見下式，其中FH(t)為水平摩擦力，μ為摩擦系數，W(t)為垂直力，DH為滑動位移。當出現支座與主梁分離，即W(t) = 0，則摩擦恢復力FH(t)必為零，更符合地震作用下盆式橡膠支座的實際性能表現。
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時域粘彈性abaqus案例分享8個月前
時域粘彈性abaqus
file-final.tar
案例分享
1.ABAQUS三維hill48彈塑性模型VUmat子程序
2.彈性階段為正交各項異性材料
3.hill48和正交各項異性材料參數參考ABAQUS靜力模塊自帶的模型參數
4.發貨方式為百度網盤鏈接，包含子程序及上面跑的兩個模型相關文件，包含Cae，inp文件，odb文件等
5.ABAQUS版本為2024，低版本可以利用導入inp
本教程深入講解了粘彈性邊界理論及地震動轉換為等效節點力的理論基礎，并通過實際編程演示，詳細展示了如何在ABAQUS軟件中實現粘彈性邊界和節點力地震動的輸入。
針對均質土體，教程介紹了使用MATLAB軟件計算彈簧、阻尼文件及等效節點力文件的全過程，并在ABAQUS中構建模型。通過添加關鍵字的方式將這些文件整合至模型中，再次導入ABAQUS進行地震響應計算。針對多層土體，教程基于波動理論和斯奈爾定律
程序適用于二維多土層粘彈性邊界和地震波等效節點力的加載；可以實現P波和SV波的斜入射。程序用MATLAB編寫
注意:本程序用MATLAB編寫；本程序僅限于模型網格是規則的，請參考圖片；由于本物品并非實體，因此賣出概不退換，因此購買前請詢問清楚。
編輯
彈性滑板隔震支座在不同軟件中的模擬
彈性滑板支座關鍵設計參數：豎向剛度、水平初始剛度、動摩擦系數
ETABS
注意事項：
U1方向默認為非線性屬性，為一個GAP單元，只受壓不受拉。
阻尼系數r由下式計算所得，其中C1為結構阻尼比，k1為隔震支座豎向剛度，m為重力荷載下隔震支座的軸力W/g，阻尼系數可以模擬在豎向提供一定阻尼力，耗散部分高頻成分。若簡化計算
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部橡膠支座的最小直徑（或邊長）尺寸D不宜小于300mm，第1形狀系數不宜小于30，第二形狀系數應不小于7。
分類
按照動摩擦系數大小，滑板支座可分為以下三類：
低摩擦滑板支座：動摩擦系數<0.03;
摘 要：文章提出了一種可三向位移調節的新型鋼網架支座節點，支座與混凝土柱之間采用長螺栓連接，支座底板與預埋件之間設有一對互相垂直的螺栓槽孔，可實現支座的三向位移調節。為了研究新型鋼網架支座節點在實際工程當中的受力狀態，運用有限元分析軟件ABAQUS，按照實際受力情況對傳統網架支座節點和新型網架支座節點進行了非線性受力分析。結果表明：兩節點在實際荷載加載下，空心球支座應力、混凝土柱應力，以及鋼筋籠應力相差不大
如果不考慮損傷等效應，橡膠材料是彈性的（卸載后沒有殘余應變），但應力-應變曲線不是線性的，即所謂的“超彈性”。Abaqus 幫助文檔《Getting Started with Abaqus：Interactive Edition》第10.6節“
Hyperelasticity
”介紹了超彈性的基本知識，第10.7節“
Example: axisymmetric mount
”給出了一個橡膠材料模型的實例
abaqus粘彈性邊界文件
