基于LS-DYNA数值模拟的板式橡胶支座的力学性能研究

发布时间：2017-05-05 15:00

  本文关键词：基于LS-DYNA数值模拟的板式橡胶支座的力学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着交通行业的不断发展,桥梁越来越成为交通行业中不可缺少的部分。支座作为桥梁上部结构与墩台的连接构件,在整个结构中处在比较重要的地位。直接关系到桥梁耐久性及安全性,板式橡胶支座由于结构简单,使用方便,经久耐用而被广泛使用。而支座在汽车的冲击作用下也会承受较大的作用力,是导致支座破坏的主要原因之一,但是对支座的动力响应方面的研究涉及得比较少。论文通过建立有限元模型对板式橡胶支座在不同的行车方式作用下进行数值模拟和分析,并对冲击作用下支座的破坏机理进行探讨。本文首先对板式橡胶支座的国内外发展、板式橡胶支座的种类和构造特点进行简要的介绍,并概括LS-DYNA的碰撞理论及相关的技术,LS-DYNA的接触类型及沙漏控制和时间步长的控制技术,利用HyperMesh建立车、桥及支座三维实体模型,简要分析支座在桥梁自重作用下的受力,对不同车速、车重及行车位置下车辆行驶时对支座的受力行为比较,对不同车速、车重及行车位置下跳车对支座的受力行为研究对比。通过大量的数值仿真得到如下研究结论:(1)对于相同质量下,不同车速时速的工况来说,汽车刚行驶上桥面时车速越大,给支座带来的冲击力越大,对于四种不同的行车位置来说,当行车位置越靠近翼缘板时,相邻支座所受到的动力响应越大。支座在靠近腹板和跨中的边角处所受的压应力最大。(2)对于不同车重发生跳车时,质量越大时,对支座的动力响应越大。当质量到13t以上后,跳车会出现二次撞击,二次撞击时对支座产生的应力比第一次撞击产生的应力要大25%,对于不同错台高度来说,错台高度每增高1cm,支座所受到的应力增长达50%。对于不同位置的跳车,当支座位于车的两轮之间时,支座所受的应力最大,当跳车时对于支座的橡胶来说,靠近腹板的边角处受到的应力最大,而钢板在靠近腹板和跨中的边角出现应力集中。(3)对于正常工作的板式橡胶支座的冲击破坏,第一层钢板和第四层钢板首先出现开裂现象,无论1/2支座脱空或是1/4支座脱空,钢板的破坏位置还是在钢板的较长边处。
【关键词】：数值模拟 板式橡胶支座 LS-DYNA 力学性能
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U443.361
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 支座概述11
• 1.2 板式橡胶支座国内外发展11-13
• 1.3 支座作用以及功能13-14
• 1.4 板式橡胶支座的分类及其使用范围14-15
• 1.5 板式橡胶支座的构造特点与工作原理15-16
• 1.5.1 板式橡胶支座的特点15-16
• 1.5.2 板式橡胶支座的工作原理16
• 1.6 本文主要研究意义及内容16-18
• 第二章 LS-DYNA的基本理论和关键技术18-30
• 2.1 前言18
• 2.2 LS-DYNA软件介绍18-20
• 2.3 接触碰撞20-26
• 2.3.1 LS-DYNA理论基础20-21
• 2.3.2 接触的基本概念21-22
• 2.3.3 LS-DYNA接触的算法22-23
• 2.3.4 LS-DYNA的接触类型23-26
• 2.4 材料模型的介绍26-28
• 2.4.1 线弹性材料模型26-27
• 2.4.2 非线性材料模型27-28
• 2.5 沙漏控制28-29
• 2.5.1 沙漏概述28
• 2.5.2 沙漏的控制技术28-29
• 2.6 时间步长的控制29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 有限元模型的建立30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 车辆有限元模型的建立30-31
• 3.2.1 车辆概况30-31
• 3.2.2 车辆模型31
• 3.3 支座有限元模型31-34
• 3.3.1 支座的概况及模型建立31-33
• 3.3.2 材料模型33-34
• 3.4 桥梁有限元模型34-36
• 3.4.1 桥梁概况34
• 3.4.2 网格划分及全部模型的建立34-36
• 3.5 桥梁自重作用下支座受力分析36-38
• 3.6 桥梁自振频率38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第四章 车辆正常行驶时对支座受力影响因素40-60
• 4.1 引言40
• 4.2 正常行车状态下的时程分析40-42
• 4.2.1 能量时程分析40
• 4.2.2 界面合力时程40-41
• 4.2.3 位移时程分析41-42
• 4.3 行车速度影响42-46
• 4.3.1 合成界面力时程分析42-44
• 4.3.2 支座的应力分析44-46
• 4.4 车重的影响46-53
• 4.4.1 合成界面力时程分析46-48
• 4.4.2 支座应力分析48-53
• 4.5 行车位置的影响53-58
• 4.5.1 位移时程分析54-55
• 4.5.2 合成界面力时程分析55-56
• 4.5.3 支座应力分析56-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第五章 桥头跳车对支座的响应60-80
• 5.1 引言60
• 5.2 桥头跳车60-62
• 5.2.1 支座节点位移分析60-62
• 5.2.2 支座应力分析62
• 5.3 行车速度影响62-65
• 5.3.1 撞击力时程分析62-63
• 5.3.2 桥梁振动位移63-64
• 5.3.3 支座应力分析64-65
• 5.4 车重的影响65-66
• 5.4.1 撞击力时程分析65
• 5.4.2 支座应力分析65-66
• 5.5 错台高度的影响66-73
• 5.5.1 撞击力时程分析69-70
• 5.5.2 支座位移分析70
• 5.5.3 支座应力分析70-73
• 5.6 跳车位置不同73-75
• 5.6.1 梁体振动位移73-74
• 5.6.2 支座应力分析74-75
• 5.7 支座的冲击作用破坏机理75-79
• 5.7.1 材料模型的选取75-76
• 5.7.2 不同状态下支座的破坏形式76-79
• 5.8 本章小结79-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80
• 6.2 展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-86
• 攻读学位期间取得的研究成果86

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