橡膠支座插件的案例
【JY】JYLRB插件：一鍵生成ABAQUS橡膠支座模型 ￥480
有關(guān)橡膠支座力學(xué)性能、本構(gòu)模型選取及有限元分析可見(jiàn)推文：
橡膠支座的簡(jiǎn)述和其力學(xué)性能計(jì)算
橡膠支座精細(xì)化模擬與有限元分析注意要點(diǎn)
基于此，筆者開發(fā)了ABAQUS橡膠支座JYLRB插件，只需要設(shè)置相關(guān)參數(shù)及選取相關(guān)本構(gòu)模型，模型便可一秒鐘生成，與大家分享。
【操作界面】
操作界面各參數(shù)意義：
各部件生成：
各部件裝配：
本構(gòu)生成：
分析步生成：
相互作用設(shè)置：
荷載及邊界條件設(shè)置：
網(wǎng)格劃分：
【橡膠LRB支座插件正確性驗(yàn)證】
1. 有限元模型建立
為了驗(yàn)證所編子程序的合理性與正確性，針對(duì)于常用的五種超彈性本構(gòu)模型，分別為Arruda-Boyce模型、Mooney-Rivlin模型、Neo-Hooke模型、Yeoh模型及Ogden模型，生成橡膠支座模型。選用JY橡膠支座計(jì)算插件進(jìn)行驗(yàn)算，其準(zhǔn)確性已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，有關(guān)插件介紹詳見(jiàn)推文：
橡膠支座插件分享：點(diǎn)擊此處可下載~
分別建立了五個(gè)有限元模型，除了所選取的橡膠超彈性模型本構(gòu)不同，其余參數(shù)均相同，保持默認(rèn)，最大剪應(yīng)變?yōu)?00%，逐級(jí)加載。不考慮支座在大變形下的硬化現(xiàn)象，僅對(duì)比200%剪應(yīng)變下插件模擬曲線及理論曲線。所有模型的以所選本構(gòu)模型命名。
2. 本構(gòu)正確性驗(yàn)證
Arruda-Boyce模型驗(yàn)證：
Mooney-Rivlin模型驗(yàn)證：
Neo-Hooke模型驗(yàn)證：
Ogden模型驗(yàn)證：
贊助插件后可下載，下載鏈接如下：
展開 【JY】橡膠支座剛度參數(shù)插件分享 ￥8
建議轉(zhuǎn)持續(xù)更新版本：可點(diǎn)擊【JY】橡膠支座計(jì)算表格分享
本插件嚴(yán)格按照橡膠支座理論計(jì)算公式進(jìn)行編制，詳情可先看以下推文：
【JY】橡膠支座的簡(jiǎn)述和其力學(xué)性能計(jì)算
【JY】橡膠支座精細(xì)化模擬與有限元分析注意要點(diǎn)
插件對(duì)于橡膠支座理論剛度/阻尼計(jì)算較為便捷：
結(jié)果驗(yàn)證如下：
贊助插件后可下載，下載鏈接如下：
Abaqus插件——橡膠隔震支座 ￥1
*************************注意事項(xiàng)******************************
1、插件使用過(guò)程中，如有任何問(wèn)題請(qǐng)發(fā)郵件至shenz1hao@126.com
2、插件僅做學(xué)習(xí)交流使用，尊重原創(chuàng)者，切勿以營(yíng)利目的傳播
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*************************插件功能******************************
1、實(shí)現(xiàn)橡膠支座和鉛芯橡膠支座快速建模（橡膠支座建立輸入鉛芯直徑為0即可）
2、實(shí)現(xiàn)橡膠支座和鉛芯橡膠支座內(nèi)部約束一鍵建立
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********************插件安裝及使用*******************************
1、電腦路徑下輸入 %homepath%\abaqus_plugins并回車
2、將LRB_builder_Circle文件夾解壓至當(dāng)前目錄下
3、打開abaqus，菜單欄中點(diǎn)擊plug-ins，里面找出LRB_bulider_Circle并點(diǎn)擊
4、輸入支座對(duì)應(yīng)參數(shù)
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展開 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 
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）單元類型
由于橡膠為粘彈性材料，支座內(nèi)部橡膠與鋼板建議開啟混合變形選項(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。
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 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?？勺兡Σ列?em>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 【JY】橡膠系支座/摩擦系支座全面解析
但是橡膠支座水平剛度雖然穩(wěn)定，但是決定隔震動(dòng)力性能的需要包含結(jié)構(gòu)質(zhì)量，才可得到整體隔震結(jié)構(gòu)的周期。
這點(diǎn)會(huì)影響到什么呢？
例如結(jié)構(gòu)周期需求為4s，由于結(jié)構(gòu)太輕而勉強(qiáng)選擇LRB200達(dá)到周期需求，這一定是不滿足位移要求的，該支座在罕遇地震的最大變形限制250%只有100mm，遠(yuǎn)不足性能要求。
當(dāng)結(jié)構(gòu)非常輕，而隔震周期又需要比較長(zhǎng)，此時(shí)選擇橡膠支座是無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求的。應(yīng)更改其他支座，例如彈簧支座、摩擦擺支座。
摩擦擺支座的擺動(dòng)周期(類似鉛芯橡膠支座屈服后周期)，雖然與質(zhì)量無(wú)關(guān)，僅僅與擺動(dòng)半徑有關(guān)，但是
摩擦擺的摩阻力(類似鉛芯橡膠支座的屈服力)和豎向軸力、變形速度相關(guān)，這就導(dǎo)致了摩擦擺支座是高度非線性支座，動(dòng)力穩(wěn)定性能比較復(fù)雜。
兩類支座，實(shí)際工作下橡膠隔震支座更容易進(jìn)行動(dòng)力描述，而且與實(shí)際情況更容易吻合。如下分析，鉛芯橡膠支座(藍(lán)色)和摩擦擺支座(紅色)進(jìn)行0.6g輸入，考慮豎向耦合時(shí)，鉛芯橡膠支座更為穩(wěn)定。
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本插件嚴(yán)格按照橡膠支座理論計(jì)算公式進(jìn)行編制，詳情可先看以下推文：
【JY】橡膠支座的簡(jiǎn)述和其力學(xué)性能計(jì)算
【JY】橡膠支座精細(xì)化模擬與有限元分析注意要點(diǎn)
插件對(duì)于橡膠支座理論剛度/阻尼計(jì)算較為便捷：（一次付費(fèi)，持續(xù)更新！已更新20220429）
增加多項(xiàng)計(jì)算表格，敬請(qǐng)使用
結(jié)果驗(yàn)證如下：
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ABAQUS板式橡膠支座高架橋抗震計(jì)算研究
針對(duì)這一問(wèn)題，對(duì)板式橡膠支座高架橋抗震計(jì)算方法進(jìn)行研究。根據(jù)高架橋材料特性和幾何形狀，建立有限元模型，采用一致地震輸入方式，輸入最大值地震動(dòng)給模型質(zhì)點(diǎn)，計(jì)算質(zhì)點(diǎn)自振周期內(nèi)的反應(yīng)值，獲取反應(yīng)時(shí)程數(shù)據(jù)、時(shí)程分析反應(yīng)譜曲線，計(jì)算順橋向和橫橋向的地震響應(yīng)，包括墩頂位移、加速度、墩底剪力和墩底彎矩，檢驗(yàn)響應(yīng)值是否滿足抗震要求。選取京滬高速橋梁工程進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，采用三組計(jì)算方法分別在E1地震波作用下，計(jì)算墩頂加速度和位移的地震響應(yīng)，結(jié)果表明:該板式橡膠支座高架橋抗震計(jì)算方法相比常規(guī)方法，降低了最大響應(yīng)、響應(yīng)波動(dòng)、響應(yīng)變化率的計(jì)算偏差，地震響應(yīng)計(jì)算值更貼合實(shí)測(cè)值，充分保證了抗震檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
關(guān)鍵詞：高架橋;板式橡膠支座;抗震計(jì)算;地震響應(yīng);有限元模型;時(shí)程數(shù)據(jù);反應(yīng)譜;
板式橡膠支座高架橋在梁橋中應(yīng)用廣泛，計(jì)算其抗震性能，保證地震中的橋梁安全，具有重要意義。文獻(xiàn)[1]隨機(jī)變化地震強(qiáng)度和時(shí)間，參照地質(zhì)構(gòu)造、地震動(dòng)參數(shù)等因素，對(duì)地震動(dòng)進(jìn)行輸入，結(jié)合橋梁質(zhì)量和剛度的分布形式，數(shù)值模擬橋梁地震反應(yīng)，但該方法橋梁自振的定義周期，與地震動(dòng)周期不相符，導(dǎo)致地震響應(yīng)計(jì)算值偏差較大[1]。文獻(xiàn)[2]根據(jù)橋梁的地震響應(yīng)復(fù)雜程度，將橋梁劃分為規(guī)則和不規(guī)則，規(guī)則橋梁采用一階振型控制，非規(guī)則橋梁則采用時(shí)程分析法，計(jì)算橋梁地震反應(yīng)，反映出響應(yīng)數(shù)值的時(shí)程變化規(guī)律，但該方法未對(duì)橋梁的彈性階段和塑性階段進(jìn)行區(qū)分，地震響應(yīng)計(jì)算偏差同樣較大[2]。針對(duì)這一問(wèn)題，結(jié)合以上理論，提出板式橡膠支座高架橋抗震計(jì)算方法，避免地震作用下，支座高架橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞。
1 板式橡膠支座高架橋抗震計(jì)算方法設(shè)計(jì)
1.1 建立高架橋有限元模型
根據(jù)板式橡膠支座高架橋的材料特性和幾何形狀，建立有限元模型。
展開 【JY】橡膠支座的簡(jiǎn)述和其力學(xué)性能計(jì)算
隔震技術(shù)常用的是橡膠隔震支座，橡膠墊隔震裝置由鋼板和橡膠交替疊合而成。橡膠隔震墊技術(shù)發(fā)展已比較成熟，隔震裝置豎向承載力大，具有穩(wěn)定的彈性復(fù)位功能，且隔震周期長(zhǎng)、阻尼比大。并且橡膠隔震技術(shù)是目前國(guó)際上研究最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種抗震技術(shù)。
疊層橡膠支座是由夾層薄鋼板（內(nèi)部鋼板）和薄橡膠片相互交錯(cuò)疊置制作而成。厚橡膠片受壓時(shí)的壓縮變形較大，橡膠會(huì)向水平方向膨脹，因此會(huì)降低承載能力。每層橡膠片越薄，水平方向的膨脹越小，因此壓縮變形也越小。疊層橡膠支座在剪切變形時(shí)，鋼板不約束剪切變形，因此水平剛度取決于橡膠本身的硬度。
關(guān)于疊層橡膠支座，有兩個(gè)重要系數(shù)。一個(gè)為
1次形狀系數(shù)（first shape factor），另一個(gè)為
2次形狀系數(shù)（second shape factor）。
展開 【01】各省份疊層橡膠隔震支座檢驗(yàn)規(guī)則
<p class="ql-align-center"><strong>【各省份】疊層橡膠隔震支座檢驗(yàn)規(guī)則</strong></p><p>------------------------------------------------------------------------</p><p>疊層橡膠隔震支座檢驗(yàn)主要分為型式檢驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)和見(jiàn)證檢驗(yàn)（第三方檢驗(yàn)），以下分析均以該分類為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行總結(jié)。注意在隔標(biāo)GB/T 51408-2021、GB/T 20688.3-2006中將其分為型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)，此處出廠檢驗(yàn)即為其他規(guī)范的 見(jiàn)證檢驗(yàn)。</p><p><strong>對(duì)各省份疊層橡膠隔震支座檢驗(yàn)規(guī)則總結(jié)如下：</strong></p><p><strong>1. 型式檢驗(yàn)有效期多少年？</strong></p><p><strong> GB/T 51408-2021指出檢驗(yàn)報(bào)告有效期不得超過(guò)6年，JG/T 118-2018及部分規(guī)范指出“正常生產(chǎn)時(shí)，每4年應(yīng)檢驗(yàn)一次”。</strong></p><p><strong> </strong></p><p><strong>2. 見(jiàn)證檢驗(yàn)是否需要根據(jù)建筑設(shè)防類別抽檢不同總數(shù)的產(chǎn)品？</strong></p><p><strong> GB/T51408-2</strong> <strong> 021、 GB/T 20688.3-2006、山西標(biāo)準(zhǔn)、深圳標(biāo)準(zhǔn)、西藏標(biāo)準(zhǔn)、新疆標(biāo)準(zhǔn)需要按照設(shè)防類別確定抽檢數(shù)量：特殊設(shè)防類（特別重要的建筑）、重點(diǎn)設(shè)防類（重要建筑），每種規(guī)格產(chǎn)品抽樣數(shù)量應(yīng)為100%；標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（一般建筑）產(chǎn)品抽樣數(shù)量不應(yīng)少于總數(shù)的50%，有不合格的試件時(shí)，應(yīng)100%檢測(cè)。</strong></p><p><br></p><p><strong>3. 見(jiàn)證檢驗(yàn)每種規(guī)格型號(hào)需要抽取多少數(shù)量的產(chǎn)品？
展開 
【JY】橡膠支座精細(xì)化模擬與有限元分析注意要點(diǎn)
【天然橡膠材料的基本力學(xué)性能】
從精細(xì)化細(xì)觀中分析，橡膠的超彈性本構(gòu)在曲線在小應(yīng)變（<50%）時(shí)具有較高的彈性模量，在中等應(yīng)變（50~200%）彈性模量降低，在大應(yīng)變時(shí)（>200%）彈性模量又升高，即開始出現(xiàn)硬化現(xiàn)象，而通常宏觀本構(gòu)的使用，通常將中小應(yīng)變下體現(xiàn)出來(lái)的宏觀剛度取一致，大變形至>250%，開始考慮橡膠支座硬化。
在橡膠的變形特點(diǎn)中，橡膠變形后體積基本保持不變，即接近不可壓縮，其泊松比非常接近0.5，一般在0.4985到0.4999。通常采用體積模量K (或修正體積模量Eb)來(lái)描述橡膠的體積變形特點(diǎn)，體積模量是指壓強(qiáng)變化與對(duì)應(yīng)體應(yīng)變的比值，（詳細(xì)可見(jiàn)【JY】橡膠支座的簡(jiǎn)述和其力學(xué)性能計(jì)算）
其中體應(yīng)變?yōu)閱挝怀跏俭w積的變形。隔震支座橡膠的體積模量K(非修正)一般取1000~2500Mpa，建議取1000Mpa。(具體參數(shù)可參照后文表格)
特別注意，精細(xì)化模型采用的體積模量K(可取1000Mpa)與宏觀單元采用的體積模量Eb=1960Mpa不同，原因是橡膠支座精細(xì)化模擬僅考慮橡膠本體的體積模量K，是由試驗(yàn)測(cè)定的，而宏觀單元中的體積模量Eb并非根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的，而是考慮其與疊層橡膠支座壓縮剛度的一致性而確定的。
展開 mathcad14編程實(shí)例補(bǔ)充之6—“橋梁板式橡膠支座選用計(jì)算”
這是mathcad14編程實(shí)例補(bǔ)充之6—“橋梁板式橡膠支座選用計(jì)算”
為的是補(bǔ)充《編程淺說(shuō)》中的“編程實(shí)例”部分，使其包含的領(lǐng)域更廣泛
一些。
這是編程實(shí)例部分的第16節(jié)，“橋梁板式橡膠支座選用計(jì)算”。
橋梁板式橡膠支座選用計(jì)算1.jpg
橋梁板式橡膠支座選用計(jì)算2.jpg
橋梁板式橡膠支座選用計(jì)算3.jpg
橋梁板式橡膠支座選用計(jì)算4.jpg
板式橡膠支座選用計(jì)算.rar
