厚叠层橡胶支座力学性能研究及其防屈曲设计

作     者：樊光辉 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈洋洋

授予年度：2018年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：厚叠层橡胶支座 层并联设计 有限元分析 试验分析 多项式滞回模型 

摘      要：现行成熟的叠层橡胶隔震支座具有良好的竖向稳定性和水平隔震性能,在工程隔震领域得到广泛的应用,为了进一步提高其竖向隔振(震)功能,可考虑采用厚叠层形式以达到支座的低竖向刚度要求。然而,厚叠层的支座结构容易出现整体屈曲稳定性问题,且由于厚叠层特性的影响,支座的力学性能规律和设计并不适合直接沿用传统叠层橡胶隔震支座的标准和方法,成为制约其技术发展的瓶颈。本文针对该问题,结合实际工程,提出解决厚叠层橡胶支座稳定性问题的设计,研究其力学性能,主要工作及创新点包括:1、提出厚叠层橡胶支座的层并联设计,提出避免摩擦和硬接触的橡胶支座防屈曲限位装置设计,根据工程设计要求和小空间限制条件进行层并联厚叠层橡胶支座的理论分析和试验验证,大幅度提高厚叠层橡胶支座在低刚度高承载力条件下的防屈曲稳定性。2、基于Mooney-Rivlin橡胶本构模型建立厚叠层橡胶支座力学性能精细化有限元分析技术,结合产品工艺实施基于精细有限元模拟的厚叠层橡胶支座优化研发,研究了层并联厚叠层橡胶支座和其他几类厚叠层橡胶支座的力学性能规律,通过样品试验分析研究数值模型的可靠性和误差。3、基于理论设计、有限元分析和样品试验的综合对比,研究理论公式、数值模型试验工况的误差原因,分析厚叠层力学性能规律,提出厚叠层橡胶支座竖向刚度设计公式考虑刚度硬化行为的误差修正建议。4、应用多项式滞回模型给出厚叠层橡胶支座考虑强非线性滞回行为宏观本构的数学描述,针对几种类型的厚叠层橡胶支座在水平和竖向方向的滞回特性,基于试验分析对模型参数进行识别,研究支座竖向和水平的非线性滞回性能的宏观本构模型。