疊層型磁流變彈性體智能隔震支座及其磁場有限元分析

本文在一般線性流變有限元解析的時步－粘性初應(yīng)變法的基礎(chǔ)上，提出并建立了非線性流變有限元解析的二次初應(yīng)變法。該法是先在時間域內(nèi)采用時步－粘性初應(yīng)變法，再在每一時步內(nèi)采用非線性彈性初應(yīng)變法，從而得到任一時刻非線性流變問題的解。最后以攪拌樁支護為例，按非線性流變模型進行有根元計算，并與實測結(jié)果進行對比分析。

考慮軟土流變和損傷的比奧固結(jié)有限元分析——軟土的變形受到流變性和結(jié)構(gòu)性這兩種基本特性的雙重影響，計算分析中應(yīng)予以同時考慮。本文基于已有的軟土流變模型，提出了一種可以同時考慮這兩種特性影響的軟土粘彈塑性損傷本構(gòu)模型，并能定量的描述原狀土結(jié)構(gòu)性逐...

125 第40卷增刊建筑結(jié)構(gòu)2010年4月 鉛芯橡膠隔震支座阻尼特性有限元分析 莊文娟，朱玉華 （同濟大學(xué)土木工程學(xué)院，上海200092） [摘要]通過建立鉛芯橡膠隔震支座的ansys模型，主要研究了鉛芯橡膠隔震支座（lrb）的等效阻尼比和耗能 特性的影響因素。采用鉛芯橡膠支座四分之一模型模擬支座在水平正弦波荷載作用下的滯回曲線，大大縮短了有 限元軟件運行的時間，提高效率并獲得較好的結(jié)果。分析結(jié)果表明，lrb的阻尼特性主要與水平剪應(yīng)變、鉛芯直 徑有關(guān)。水平位移越大，等效阻尼比越小，能量耗散越大；鉛芯直徑越大，等效阻尼比和能量耗散同時都增大。 分析還表明，豎向面壓、橡膠剪切模量、第二形狀系數(shù)對阻尼特性的影響很小?？梢?，在一定的地震烈度下，阻 尼的選取主要與鉛芯直徑有關(guān)。 [關(guān)鍵詞]鉛芯橡膠支座

負壓條件下考慮土體損傷和流變的有限元分析——介紹了在負壓條件下軟基加固的各種理論計算．井采用平面應(yīng)變有限元{擊進行分析．計算中考慮了土體的流變和施工擾動引起的損傷。計算結(jié)果與某高速公路試驗段現(xiàn)場觀測的結(jié)果比較接近，說明計茸方法是臺理可行的?！?..

提出了一種新型超彈性形狀記憶合金(sma)-疊層橡膠復(fù)合隔震支座,即在普通疊層橡膠墊四周呈交叉狀對稱布置了兩組超彈性sma絲(預(yù)應(yīng)變sma絲和未預(yù)應(yīng)變sma絲)。分析了復(fù)合支座的工作原理,建立了其力學(xué)模型。在假定sma絲總用量恒定情況下,計算比較了未預(yù)應(yīng)變sma絲與預(yù)應(yīng)變sma絲的面積(數(shù)量)對復(fù)合支座滯回性能的影響,結(jié)果表明:預(yù)應(yīng)變sma絲可明顯提高支座的耗能力和阻尼系數(shù),未預(yù)應(yīng)變sma絲可賦予支座很好的大變形恢復(fù)能力,二者結(jié)合可改善疊層橡膠支座的力學(xué)性能。

目的從損傷力學(xué)的角度,對傳統(tǒng)的劍橋模型進行修正.方法通過建立一種土體損傷演化本構(gòu)模型,研究常見的中心差分、galerkin差分和全隱式差分等3種格式對biot固結(jié)損傷有限元分析的影響變化規(guī)律.結(jié)果3種差分格式對利用biot固結(jié)損傷有限元計算路基沉降和孔壓時的影響很小,得到的解答基本一致;但crank-nicholson差分、galerkin差分和全隱式差分等這三種積分常數(shù)在影響材料損傷發(fā)展方面不同,crank-nicholson差分影響最小,而全隱式差分影響最大;在影響材料硬化率方面,影響規(guī)律與損傷發(fā)展影響規(guī)律正好相反,即crank-nicholson差分影響最大,而全隱式差分影響最小.結(jié)論修正后的模型對于解決包含此類問題的工程難題具有一定的參考價值.

給出了軟化材料彈塑性有限元分析的基本算法:選用顯式euler法作為本構(gòu)積分方案;在結(jié)構(gòu)未達到極限荷載前采用初應(yīng)力法配合thomas加速方案作為平衡迭代方法;而當(dāng)結(jié)構(gòu)接近極限荷載時,程序轉(zhuǎn)換為弧長法控制迭代,使結(jié)構(gòu)越過極值點進入軟化區(qū)直至破壞。最后,討論了該領(lǐng)域面臨的重要問題——由于材料軟化而導(dǎo)致的應(yīng)變局部化現(xiàn)象及其有限元模擬。

通過對填石料動力特性的室內(nèi)試驗研究,探討了填石料在振動壓實中的沉降量和內(nèi)部土壓力變化,并采用drucker-prager彈塑性本構(gòu)模型對填石路基的動力特性進行了有限元分析。結(jié)果表明,理論值與實測值吻合較好,即使在較大的動力荷載作用下,填石料內(nèi)部產(chǎn)生的塑性區(qū)也只是暫時和局部的,仍可維持其整體穩(wěn)定,并具有應(yīng)變硬化的動力特性。

考慮補強圈與圓柱殼作為一個整體子模型和接觸子模型,對開孔補強結(jié)構(gòu)的圓柱殼進行了彈性和彈塑性有限元應(yīng)力分析。比較兩個子模型和彈性/彈塑性有限元分析的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)接觸子模型和整體子模型的圓柱殼開孔應(yīng)力分布相似,但接觸子模型和整體子模型在殼體和補強圈之間的接觸面上的應(yīng)力分布存在差異。對不同直徑的接管和不同傾角的接管進行了有限元分析,分析表明,應(yīng)力分布及最大應(yīng)力受傾角的影響較大,受直徑變化的影響不大。

本文以某六層砌體橡膠隔震支座與摩擦滑移支座的并聯(lián)復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)為例,運用有限元分析程序,對該建筑的一般抗震結(jié)構(gòu)和并聯(lián)復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)分別進行了地震作用下的有限元時程分析,結(jié)果顯示:并聯(lián)復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)能夠降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),提高建筑物的抗震能力,有明顯的隔震、減震效果。

簡單介紹了形狀記憶合金所具有的特性,并利用ansys軟件對采用形狀記憶合金材料制造的超彈性波形彈簧(簡稱se波形彈簧)進行了分析,研究了ansys中定義的材料參數(shù)對se波形彈簧超彈性的影響。研究結(jié)果表明,超彈性波形彈簧能夠在較大的軸向變形范圍內(nèi)提供恒定的彈簧力,可用于替代傳統(tǒng)波形彈簧。

在研究開發(fā)隔震橡膠限位防護擋塊過程中,著重試驗研究了隔震橡膠限位防護擋塊在荷載作用下的荷載與位移關(guān)系。采用ansys有限元分析程序?qū)Ω粽鹣鹉z防護擋塊在荷載作用下的性能進行了分析,考慮了材料非線性、幾何非線性和接觸非線性,從理論計算角度進一步了解其在荷載作用下的變形全過程。結(jié)果表明有限元分析與所進行的試驗結(jié)果符合良好。

在研究開發(fā)隔震橡膠限位防護擋塊過程中，著重試驗研究了隔震橡膠限位防護擋塊在荷載作用下的荷載與位移關(guān)系。采用ansys有限元分析程序?qū)Ω粽鹣鹉z防護擋塊在荷載作用下的性能進行了分析，考慮了材料非線性、幾何非線性和接觸非線性，從理論計算角度進一步了解其在荷載作用下的變形全過程。結(jié)果表明有限元分析與所進行的試驗結(jié)果符合良好。

河谷深厚覆蓋層地基作為一種特殊地基給水利工程的建設(shè)帶來不少難題,由此導(dǎo)致的滲流破壞對工程整體安全穩(wěn)定帶來巨大的威脅.文章在編程深厚覆蓋層地基滲流場的二維有限元程序基礎(chǔ)上,結(jié)合工程實例進行滲流場計算分析,求得各工況下的浸潤線變化并進行對比分析,合理設(shè)置工程防滲措施.研究成果對于在復(fù)雜地基上的水利工程建設(shè)滲流控制具有一定指導(dǎo)價值.

通過非線性有限元方法對橡膠-鋼球支座在軸向拉伸、扭轉(zhuǎn)和彎曲的大變形載荷作用下的力學(xué)行為進行分析,得出支座的軸向剛度、扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度與變形的關(guān)系。軸向剛度和彎曲剛度隨著變形的增大而減小,扭轉(zhuǎn)剛度隨著變形的增大而增大,但總的來說,變化很小。

河谷深厚覆蓋層地基作為一種特殊地基給水利工程的建設(shè)帶來不少難題,由此導(dǎo)致的滲流破壞對工程整體安全穩(wěn)定帶來巨大的威脅。文章在編程深厚覆蓋層地基滲流場的二維有限元程序基礎(chǔ)上,結(jié)合工程實例進行滲流場計算分析,求得各工況下的浸潤線變化并進行對比分析,合理設(shè)置工程防滲措施。研究成果對于在復(fù)雜地基上的水利工程建設(shè)滲流控制具有一定指導(dǎo)價值。

利用ansys有限元軟件建立了密集型母線槽的磁場-溫度場耦合分析模型,在計算渦流場的基礎(chǔ)上得到焦耳熱損耗,隨后將焦耳熱作為體積熱源,通過順序耦合方法準(zhǔn)確地計算了密集型母線槽的溫度場。耦合過程中引入了預(yù)估-校正法,以確保預(yù)估的母排和外殼溫升值的合理性,從而保證焦耳熱損耗和外殼對流散熱系數(shù)的準(zhǔn)確性。母排和外殼溫升的計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合得很好,誤差在1.2k之內(nèi)。

針對橡膠的大變形及接近不可壓縮的特點,筆者對工程中常用的橡膠-剛球支座進行非線性有限元分析,得出支座受軸向拉伸時的剛度與軸向變形關(guān)系。此外,分析了泊松比對支座剛度和橡膠層中應(yīng)力的影響,同時得出支座受軸向拉伸時最易失效的位置。

瀝青路面面層剪應(yīng)力的粘彈性有限元分析——引入粘彈性理論，采用burgers模擬瀝青混合料的粘彈特性，利用有限元方法分析超載、制動力和縱坡對路面結(jié)構(gòu)的影響，可得出面層剪應(yīng)力變化的一般規(guī)律，為瀝青路面設(shè)計提供一定的參考依據(jù)。

框架梁-剪力墻直交節(jié)點常應(yīng)用于高層鋼筋混凝土建筑中的框-剪結(jié)構(gòu)體系和框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系。文章以鋼筋混凝土框架梁-剪力墻直交節(jié)點為研究對象,對此進行了試驗方案的設(shè)計,并運用abaqus有限元分析軟件,對該節(jié)點進行簡化的彈性有限元模擬分析(梁簡化為三維實體單元,剪力墻簡化為殼單元),并得出相應(yīng)的分析結(jié)論。

框架梁與剪力墻直交節(jié)點彈性有限元分析——框架梁一剪力墻直交節(jié)點常應(yīng)用于高層鋼筋混凝土建筑中的框一剪結(jié)構(gòu)體系和框架一核心筒結(jié)構(gòu)體系。文章以鋼筋混凝土框架梁一剪力墻直交節(jié)點為研究對象，對此進行了試驗方案的設(shè)計，并運用abaqus有限元分析軟件，對該節(jié)點...

顆粒增強方法是實現(xiàn)材料高性能化的重要手段。預(yù)測顆粒增強復(fù)合材料的細觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系是實現(xiàn)材料增強增韌的基礎(chǔ)。為更好地分析、設(shè)計和優(yōu)化復(fù)合材料,需要引入多尺度計算模型來考察細觀結(jié)構(gòu)對宏觀力學(xué)性能的影響?；诰鶆蚧碚?采用voronoi有限元法對顆粒增強復(fù)合材料進行細觀數(shù)值模擬,從而預(yù)測材料的宏觀等效彈性常數(shù),并直接得到材料的細觀應(yīng)力場。在細觀尺度,首先假設(shè)滿足平衡條件的應(yīng)力場,采用voronoi應(yīng)力單元建立余能泛函并得到細觀控制方程,最終形成可直接求解的線性代數(shù)方程組,從而求得應(yīng)力系數(shù)并得到細觀應(yīng)力場。在宏觀尺度,利用商業(yè)有限元軟件ansys來進行宏觀結(jié)構(gòu)分析。通過均勻化方法求得彈性模量的宏觀平均值,將其輸入ansys系統(tǒng)即可進行計算,由此把宏細觀兩個尺度耦合起來,可以對顆粒增強復(fù)合材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體進行有效的力學(xué)分析。