隔震支座在ANSYS中的实现方法

隔震⽀座的ANSYS有限元模型

在ANSYS中，没有现成的隔震⽀座单元。然⽽隔震⽀座的⼒学模型可以简化为由⽔平两⽅向的⾮线性弹簧、粘滞阻尼器以及竖向的线性弹簧所组成，并且ANSYS提供了⼀系列的弹簧阻尼等连接单元。这样，我们可以⽤若⼲单元相组合的⽅式来实现隔震⽀座的模拟。

竖向刚度的模拟采⽤combin14单元。在两个⽔平⽅向采⽤combin40单元，该单元可以引⼊双线性的强化模型、粘滞阻尼的影响。

combin40⼒学原理图　　　　　　　　　　　　隔震垫单元图 隔震垫⽔平⽅向基本参数主要有：Ku（屈服前刚度）、Kd（屈服后刚度）、Qd（屈服⼒）、阻尼⽐。 ⽽combin40单元的实常数主要有：K1，K2，C，FSLIDE，GAP。由combin40⼒学原理图，可以得到这些实常数的选取⽅法：K2=Kd，K1=Ku-Kd，FSLIDE=Qd，GAP=0，C为阻尼系数。

这样，⼀个隔震⽀座由三个单元所组成，combin40（X⽅向）、combin40（Y⽅向）、combin14（Z⽅向），三单元不相交的各⾃节点约束所有⾃由度，交点处节点约束转动⾃由度（基底隔震垫），若设为层间隔震垫（如照⽚中的⼀层顶隔震），则耦合combin14两端的转动⾃由度（其中⼀端的节点与下部结构共享）。

隔震与⾮隔震结构顶部加速度时程曲线对⽐（全球通厦）

⽤全球通⼤厦的数值模型加上隔震⽀座进⾏试算。由时程对⽐图可以看出，隔震后（褐⾊）的顶层加速度时程⽐未隔震（浅蓝⾊）时不仅振动频率降了下来，振幅也⼩了很多，起到了隔震减振的效果。

隔震⽀座由不同单元相组合⽽成，建模时也会有很⼤的困难。因此，专门编写了⽣成隔震⽀座命令流及快捷按钮，在设定好单元及实常数之后，点击按钮，就可以弹出选择节点拾取框，选中欲布置隔震⽀座的节点后，程序⾃动在每节点周围⽣成相应的节点及单元，并施加相应的约束，⼤⼤减轻了隔震设计试算中，需频繁改动隔震⽀座参数与放置所带来的建模负担。实体单元做的组合橡胶⽀座fini/CLE

/TITLE,bearing

/prep7

!定义单元类型!钢板

ET,1,solid45!橡胶

ET,2,hyper158

!钢板弹模mp,ex,1,2.1e5mp,nuxy,1,0.3

!橡胶弹模 mp,ex,2,4.4

mp,nuxy,2,0.499 keyopt,2,5,,keyopt,2,7,,keyopt,2,8,1

!2参数超单元

TB,mooney,2,,,0,1TBTEMP,25tbdata,1,0.7tbdata,2,0.035

!底板

k,1,-1500,-1500,0k,2,1500,-1500,0k,3,1500,1500,0k,4,-1500,1500,0 L,1,2L,2,3L,3,4L,4,1

LFILLT,1,2,500LFILLT,2,3,500LFILLT,3,4,500LFILLT,4,1,500

AL,ALL,

VEXT,ALL,,,0,0,120

VSEL,none !盆

WPOFFS,,,120CYL4,0,0,770,,,,63

CYL4,0,0,570,,670,,129+63

VOVLAP,all

local,11,0,-940,-940,0,local,12,0,940,-940,0,local,13,0,940,940,0,local,14,0,-940,940,0,

!盆中橡胶CSYS,0WPCSYS,,0WPOFFS,,,183CYL4,0,0,570,,,,84

!中间钢板WPOFF,,,84

CYL4,0,0,570,,,,75

!盆上盖板VSEL,none

WPOFFS,,,-20

CYL4,0,0,875,,925,,95+68

WPOFFS,,,95

CYL4,0,0,925,,,,68

VOVLAP,all

!橡胶挡条

WPOFFS,,,-95

CYL4,0,0,825,,875,,50

VGLUE,ALL

!⼩橡胶⽀座

CSYS,11WPCSYS,,11

WPOFFS,,,120

CYL4,0,0,375,,,,70 WPOFFS,,,70

CYL4,0,0,325,,,,150 WPOFFS,,,150

CYL4,0,0,375,,,,70

CSYS,12WPCSYS,,12

WPOFFS,,,120

CYL4,0,0,375,,,,70 WPOFFS,,,70

CYL4,0,0,325,,,,150 WPOFFS,,,150

CYL4,0,0,375,,,,70

CSYS,13WPCSYS,,13

WPOFFS,,,120

CYL4,0,0,375,,,,70 WPOFFS,,,70

CYL4,0,0,325,,,,150 WPOFFS,,,150

CYL4,0,0,375,,,,70

CSYS,14WPCSYS,,14

WPOFFS,,,120

CYL4,0,0,375,,,,70 WPOFFS,,,70

CYL4,0,0,325,,,,150 WPOFFS,,,150

CYL4,0,0,375,,,,70

CSYS,0WPCSYS,,0 !顶板allsel,all

VSEL,,LOC,Z,0,120VGEN,2,ALL,,,,,410,

allsel,allfini