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E型钢支座力学性能分析研究

作　者: 杨超
导　师: 李显方
学　校: 中南大学
专　业: 力学
关键词: E型钢弹塑性分析减隔震支座有限元分析
分类号: TU392.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
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内容摘要

减震抗震问题一直都是土木结构设计的一大难题。近年来,随着我国城市化程度越来越高,使得地震后的损失也越来越大。所以减隔震支座在我国结构设计中的使用越来越普遍。本文对桥梁用E型钢减隔震支座的力学性能和恢复力特性进行了分析研究,并用有限元软件,对其在实际工程中的减隔震性能进行了分析。论文的主要成果如下：1、采用弹塑性力学理论分析了E型钢受位移荷载时的内力分布规律和恢复力特性。对E型钢低周反复加载试验,用ANSYS有限元软件模拟给出了相应的瞬态动力学分析,结果表明有限元结果与理论计算结果相吻合。2、对Q345B钢支座进行了拉伸试验,测取了钢材的弹性模量、屈服应力等力学参数。用控制位移的方式,对E型钢进行等幅低周反复加载试验,测取E型钢的刚度、屈服力、屈服位移,绘制恢复力特性曲线。3、用输入滞回曲线模型,在MIDAS CIVIL有限元软件中形成非线性连接,以此模拟减隔震支座。比较了带有减隔震支座和普通之作时,桥梁对于地震波的响应,验证了减隔震支座对比普通支座在减震方面具有更加优越的性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 结构减震控制  9-10
    1.1.1 传统方式抗震结构  9-10
    1.1.2 耗能减震结构  10
  1.2 耗能减震器  10-11
  1.3 耗能减震器的类别  11-15
    1.3.1 粘滞阻尼器  12-13
    1.3.2 粘弹性阻尼器  13-14
    1.3.3 智能材料阻尼器  14-15
    1.3.4 金属耗能器  15
  1.4 本文的研究内容和目的  15-19
    1.4.1 钢耗能支座的研究背景及现状  15-17
    1.4.2 本文的研究内容  17-19
2 E型钢隔震支座力学性能理论计算  19-32
  2.1 基础耗能减震结构的基本特性  19-20
  2.2 钢支座的耗能原理  20-22
    2.2.1 金属材料的滞回耗能特性  20-21
    2.2.2 钢支座耗能减震原理  21-22
  2.3 材料非线性问题  22-23
  2.4 金属耗能器的弹塑性力学模型  23-25
    2.4.1 理想弹塑性模型  23-24
    2.4.2 双线性模型  24-25
  2.5 E型钢阻尼盆式支座介绍  25-27
  2.6 双线性模型参数计算  27-30
    2.6.1 刚度  28
    2.6.2 屈服力  28-29
    2.6.3 等效阻尼比  29-30
  2.7 算例  30-32
3 E型钢的有限元分析  32-47
  3.1 ANSYS简介  32
  3.2 ANSYS弹塑性分析  32-35
    3.2.1 屈服准则  32-33
    3.2.2 流动准则  33-34
    3.2.3 强化准则  34-35
  3.3 有限元模型的建立  35-38
    3.3.1 实体模型  35
    3.3.2 E型钢材料的本构关系  35-36
    3.3.3 网格划分  36-38
    3.3.4 边界和加载  38
  3.4 ANSYS瞬态分析  38-45
    3.4.1 瞬态动力学方程求解方法  39-40
    3.4.2 积分方法  40-43
    3.4.3 对矩阵的处理  43-45
  3.5 有限元结果分析  45-47
4 E型钢低周反复加载试验  47-54
  4.1 Q345B钢材拉伸试验  47-48
  4.2 试验装置  48-51
    4.2.1 低周反复加载试验原理  48-49
    4.2.2 低周反复加载系统  49
    4.2.3 试验工装  49-51
  4.3 加载方法  51-52
  4.4 试验结果分析  52-54
5 E型钢减隔震支座的实际工程应用分析  54-64
  5.1 耗能减震支座在MIDAS CIVIL中的分析  54-57
    5.1.1 MIDAS简介  54
    5.1.2 MIDAS CIVIL边界非线性分析  54-55
    5.1.3 耗能减震单元在MIDAS中的实现  55-57
  5.2 E型钢支座在MIDAS中的模拟  57-60
    5.2.1 工程概况  57-58
    5.2.2 E型钢支座的模拟  58-60
  5.3 地震波的选取  60-61
    5.3.1 地震动强度调整  60
    5.3.2 持续时间  60-61
  5.4 地震响应分析  61-63
    5.4.1 墩顶位移  61-62
    5.4.2 墩底剪力  62
    5.4.3 墩底弯矩  62-63
  5.5 E型钢支座减震效果总结  63-64
6 结论和展望  64-65
  6.1 结论  64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-69
致谢  69

E型钢支座力学性能分析研究

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