ABAQUS橡胶支座仿真

大跨空间结构中，使用橡胶隔震支座是常见的抗震手段。在橡胶隔震支座的应用中，其上、下表面之间的相对转角问题始终存在，这直接影响着支座的力学性能。本文从两个方向对上下表面有相对转角的橡胶隔震支座的水平力学性能进行了深入研究。在转角分别为0.005rad、0.01rad和0.015rad的条件下，通过试验分析了橡胶隔震支座的性能。结果显示，转角的增加会导致支座的水平刚度减小。研究进一步通过ABAQUS有限元仿真软件对实验结果进行验证，并对初始转角下的橡胶隔震支座进行了参数分析。通过对比有限元分析结果和实验数据，证明了有限元模型的有效性。分析显示，初始转角对支座水平刚度的影响与转角大小、竖向压力、支座的形状系数有关，且随着时间的推移，影响程度增强。基于有限元模拟结果，提出了计算有初始转角钻震支座水平刚度的公式，为设计人员提供了参考。



引言

随着隔震技术的日益成熟，在大型空间建筑中广泛应用橡胶隔震支座作为主要的抗震措施。橡胶隔震支座因其在多次地震中表现出的出色抗震性能，而被认为是最有效的抗震手段之一。然而，在一些大型跨空间结构中使用橡胶隔震支座时，其上下表面之间往往存在转角，这一问题对支座的力学性能产生影响，进而影响其隔震效果。因此，针对橡胶隔震支座的水平力学性能与初始转角的关系进行研究，是大跨空间结构设计与应用中的一项重要考量。

水平力学性能

水平力学性能是橡胶隔震支座的重要性能指标。HARINGX在早期研究中将支座简化为具有均匀性和各向同性的柱体模型，在共同作用下解释了叠层橡胶支座的水平刚度理论。KOH等研究表明，橡胶隔震支座在大荷载作用下的力学模型有所改进。在后续的研究中，研究者通过采用刚度矩阵法（CHANG, 2002）、转换矩阵法（DING, 2017）等方法，对橡胶垫的单层橡胶垫及其在上下钢板约束下的叠层支座力学性能进行了分析。HE等（2012）进一步研究了橡胶隔震支座的回转刚度与端部转角的关系。

实验与模拟研究

本文首先通过实验对无初始转角和有初始转角的橡胶隔震支座进行水平力学性能测试，发现支座的水平刚度随着转角的增大而下降。为了更深入地理解这一趋势，通过大型通用有限元分析软件ABAQUS对试件进行了建模并进行了数值模拟。结果显示，模拟的结果与实验数据吻合良好，验证了模型的有效性。

参数分析

基于上述实验和模拟结果，进一步分析了转角的大小、竖向压力、以及支座第1和第2形状系数对水平刚度的影响。结果显示，不同的初始转角大小导致水平刚度的差异显著，随着转角增大，水平刚度呈下降趋势。此分析考虑了荷载方向的影响，表明水平刚度不随转角的增加而单调增加。

结论

综上所述，研究揭示了橡胶隔震支座在大跨空间结构中因初始转角导致的水平力学性能变化规律。支持有限元分析方法在评估此类支座性能时的准确性和实用性，并提供了一系列定量评估参数的依据。此外，基于研究结果，公式计算方法为设计工程师提供了便利，有效地考虑了初始转角对支座剪切性能的影响，从而优化了隔震结构在实际地震条件下的隔震效果。

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