問題描述:
請問,軟件中如何模擬隔震支座軸向剛度拉壓不一致的情況?
解答:
依據(jù)目前大多數(shù)隔震工程經(jīng)驗,橡膠隔震支座抗拉剛度一般取為抗壓剛度1/10,或由生產(chǎn)廠家提供具體參數(shù)。故存在軸向的抗拉剛度和抗壓剛度不一致的情況。
橡膠隔震器(Rubber Isolator)屬性定義中,支座軸向(U1)剛度是在線性屬性中輸入的有效剛度值(如圖1),在分析過程中支座拉、壓剛度均采用有效剛度值進行計算。這種方式,適用于模擬支座拉、壓剛度相同的情況。
圖1 隔震器軸向剛度
當支座存在軸向的抗拉剛度和抗壓剛度不一致的情況時,可采用縫(gap)單元并聯(lián)隔震器的方式模擬??p(gap)單元也稱為單壓單元,程序中用戶可對每一變形自由度指定獨立的單壓屬性。
圖2 縫單元示意圖
縫單元的非線性力-變形關(guān)系如下:
其中,
k —彈簧剛度;
d — 單元兩端節(jié)點相對位移(受拉為正值,受壓為負值);
open —用戶設(shè)置的初始縫間隙(必須為零或正值)。
縫單元在初始間隙閉合后開始受壓,且不承受任何拉力。若將open值為 0,則代表縫單元完全等效為只受壓單元。故利用縫單元的特性,將之與隔震支座單元并聯(lián)共同工作,來等效隔震支座軸向拉壓剛度不一致的情況。
以型號為LRB500鉛芯橡膠支座為例,支座軸向抗壓剛度為2400000kN/m,按前述工程經(jīng)驗取抗拉剛度為抗壓剛度1/10即 240000kN/m 。下面,詳細說明程序中參數(shù)填寫的方法。
將隔震支座單元的U1方向的有效剛度設(shè)為抗拉剛度240000kN/m(如圖3)。
圖3 修改隔震單元軸向剛度
圖4 定義縫單元參數(shù)
Gap單元只考慮其軸向(即U1方向)屬性。勾選方向U1,并勾選U1方向的非線性選項。單元間隙值(open)設(shè)為 0,剛度(線性和非線性)均設(shè)為 2400000kN/m-240000kN/m=2160000kN/m。
通過上述等效方式模擬,兩個單元并聯(lián)后的剛度表現(xiàn)如下:
抗拉剛度=240000 kN/m(隔震支座單元)+ 0 kN/m(縫單元) = 240000kN/m
抗壓剛度=240000kN/m(隔震支座單元)+ 2160000kN/m(縫單元)= 2400000kN/m
注意,隔震支座單元的有效剛度與縫單元的有效剛度之和等于支座抗壓剛度。
圖5繪制縫單元
最后,連接隔震支座兩端節(jié)點繪制并聯(lián)的縫(gap)單元,如圖5。按下Ctrl鍵鼠標點擊支座位置,彈出對話框中顯示同一位置存在兩個連接單元。