环形橡胶支座力学性能试验研究与有限元分析

随着环形橡胶支座在文物及大型设备隔震等方面应用需求的增长,对环形橡胶支座的力学性能的准确掌握越来越重要。目前,虽然部分学者已提出环形橡胶支座的水平与竖向刚度的计算公式,但其对不同参数特征的环形橡胶支座的适应性还未经过试验验证,此外,支座水平与竖向刚度的压应力相关性也亟需进一步研究。因此,聚焦环形橡胶支座的水平与竖向力学性能,通过试验对现有计算公式进行评估,并重点研究支座的水平与竖向刚度的压应力相关性;基于试验建立环形橡胶支座的有限元模型,参数化分析不同特征参数的环形橡胶支座在不同压应力及水平剪应变下的水平刚度、竖向刚度及其内部应力分布变化规律,并量化分析不同压应力与剪应变对支座各项力学性能的影响。研究结果表明:环形橡胶支座的水平与竖向刚度均呈现出显著的压应力相关性;第一形状系数与第二形状系数对环形橡胶支座的水平与竖向力学性能均产生影响,第一形状系数对支座的竖向等效刚度与等效应力影响更大,而第二形状系数对支座的水平等效刚度影响更大;在不同加载工况下,环形橡胶支座内钢板层的Mise等效应力均远大于橡胶层。

铅芯橡胶支座力学性能环境温度相关性研究

铅芯橡胶支座被广泛应用于建筑、桥梁、储液罐及核设备的隔震中。相关研究表明,环境温度对铅芯橡胶支座的力学性能影响较大,但目前仍缺乏基于铅芯橡胶支座组成材料热-力本构特征以及不同特征参数的支座力学性能随温度变化规律的研究。本文从材料层面出发,基于支座组成材料热-力本构特征,建立了铅芯橡胶支座的热力耦合有限元模型,并通过试验验证了支座有限元模型的准确性。通过参数分析,研究了支座关键力学性能指标随环境温度的变化规律。本文提出的热-力本构模型可以为铅芯橡胶支座的隔震设计提供参考。

小尺寸铅芯橡胶支座力学性能试验研究

小尺寸铅芯橡胶支座因其优越的性能被广泛应用于设备设施隔震(振)需求,也常用于隔震结构缩尺模型试验中。定量把控小尺寸铅芯橡胶支座的力学性能是准确、定量评估隔震(振)结构动力响应的重要保证。然而,由于小尺寸铅芯橡胶支座的尺寸、形状系数等参数超出现行规范限制,其力学性能特性与普通铅芯橡胶支座有所不同,值得深入开展研究。本文设计并制作了4组小尺寸铅芯橡胶支座试件,通过试验研究不同形状系数试件在不同竖向压应力下的力学性能,评估现有理论计算公式适用性,并基于试验提出小尺寸铅芯橡胶支座力学性能的修正公式。研究成果可为定量分析小尺寸铅芯橡胶支座的力学性能,实现支座的精细化设计制作提供参考。