三维复合隔震支座的碟形弹簧试验与应用研究

摘要

本文主要对新型三维复合隔震(3DGZ)支座进行性能研究，进行了水平隔震装置设计方法的修正，提出了组合碟形弹簧件设计存在的问题;为了获得组合碟形弹簧件实际工作状态下的等效刚度和等效阻尼比，进行了组合碟形弹簧组的静态和动态加载试验研究，进行了试验结果分析研究;利用ANSYS有限元模拟，对3DGZ支座偏心工作状态下的稳定性进行分析。具体研究工作和成果如下:
　　修正了3DGZ支座水平隔震装置设计方法，并在ANSYS有限元软件中建立支座模型对支座水平隔震工作状态进行模拟。模拟结果显示，修正后设计方法能够较好的达到水平设计刚度。
　　针对3DGZ支座碟形弹簧组选取存在的不足，采用试验的方法研究碟形弹簧静态和动态加载特性，研究结果表明:
　　(1)对于单片碟簧刚度曲线，数值模拟曲线与大挠度薄板假设算法所得加载曲线相差不大，与《GB1972-2005(碟形弹簧)》规范计算方法所得曲线相比更接近于试验加载曲线。
　　(2)在动荷载作用下，碟形弹簧组在一定加载频率以上能够保持较好的耗能能力。随着预压量的增大，组合碟形弹簧件耗能能力增强。
　　(3)在较大预压量下，随着动载幅值的增大，组合碟形弹簧的的竖向等效剐度降低，等效阻尼比降低，但在较大预压量下仍能保持在20％以上，这说明组合碟形弹簧仍具有较高的阻尼。
　　(4)分析规范给出组合碟形弹簧承载力计算公式中的叠合面摩擦系数物理意义及取值，将该摩擦系数实测值用于ANSYS有限元数值模拟，对比数值计算结果与碟形弹簧实验数据，探索数值分析时叠合面摩擦系数的设置方法。
　　(5)在偏心压力作用下，3DGZ支座的稳定性较好，在水平滞回耗能、水平运动与竖向运动解耦方面均优于同类型支座。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 大跨度空间结构隔震研究概况

1．2．1 大跨度空间结构隔震关键问题

1．2．2 隔震研究现状

1．3 碟形弹簧在隔震装置中的应用

1．3．1 碟形弹簧研究现状

1．3．2 碟形弹簧在隔震支座中的应用

1．4 本文研究内容

第二章 3DGZ支座设计方法的改进与探讨

2．1 引言

2．2 现有水平隔震设计方法的修正

2．2．1 现有水平隔震设计方法

2．2．2 水平弹簧刚度设计修正及验算

2．3 竖向隔震设计中碟形弹簧性能的探讨

2．3．1 碟形弹簧特点

2．3．2 支座碟形弹簧组选取存在的不足

2．4 本章小结

第三章 碟形弹簧试验研究

3．1 引言

3．2 实验方案

3．2．1 实验器材

3．3．2 实验方法

3．3 静力试验结果分析

3．3．1 单片碟簧加载刚度曲线分析

3．3．2 组合碟形弹簧刚度曲线分析

3．4 动力试验结果分析

3．4．1 组合碟形弹簧件滞回曲线

3．4．2 加载频率对等效阻尼比和等效刚度的影响

3．4．3 幅值对等效阻尼比和等效刚度的影响

3．4．4 预压量对等效阻尼比和等效刚度的影响

3．5 本章小结

第四章 碟形弹簧摩擦系数的探讨与应用

4．1 碟形弹簧锥面间摩擦系数的计算

4．1．1 锥面间摩擦系数对碟形弹簧承载力的影响

4．1．2 规范中锥面间摩擦系数的推导

4．2 碟形弹簧锥面间摩擦系数的计算

4．3 锥面间摩擦系数在数值模拟中的应用

4．4 本章小结

第五章 3DGZ支座稳定性分析

5．1 引言

5．2 支座模型简介

5．2．1 支座参数

5．2．2 有限元模型

5．3 支座性能对比

5．3．1 应力集中

5．3．2 水平耗能情况

5．3．3 水平运动与竖向运动耦合对支座性能的影响

5．4 本章小结

第六章 结论及展望

6．1 本文结论

6．2 研究展望

参考文献

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