[發明專利]摩擦型減隔震支座振動臺縮尺試驗數值計算方法

在審

• 申請號: 202011023582.7
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112131647A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 魏標;符云集;蔣麗忠;李姍姍;譚昊;胡章亮;卓熠
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

1.一種摩擦型減隔震支座振動臺縮尺試驗數值計算方法，其特征在于：所述摩擦型減隔震支座振動臺縮尺試驗數值計算方法包括以下步驟：

1)基于通用程序語言，選定豎向預應力彈簧的剛度與彈性力、粘滯阻尼、摩擦力、剪力鍵的剛度與剪斷力對目前工程上常用的各種摩擦型減隔震支座進行數值模擬，構建理想摩擦型減隔震支座數值模型；

2)基于已構建的理想摩擦型減隔震支座數值模型，引入重力失真與摩擦空間變異性兩者因素進行修正，以實現摩擦型減隔震支座振動臺縮尺試驗的實際數值模擬；

3)針對不同振動臺縮尺試驗具有的不同空間縮尺比，依據縮尺理論，按照每個物理參量的縮尺比調整相應物理量的取值，實現對于不同縮尺比的摩擦型支座振動臺試驗的數值模擬；

4)利用所需目標反應譜，從美國太平洋地震工程研究中心數據庫中獲得所需的實際地震波數據；

5)分析模型的受力狀況，并使用通用程序語言實現數值模型所作用地震波的輸入，并且為研究不同強度地震對于摩擦型支座的作用，采用增量動力分析法對地震波進行調幅，隨后利用逐步積分法計算得到每條地震波作用下摩擦型減隔震支座的響應；

6)基于通用的程序語言，實現模型數值計算數據的存儲與繪圖；

7)基于計算結果，分析重力失真、摩擦空間變異性、摩擦空間分布形式、剪力鍵的剛度與剪斷力、粘滯阻尼、彈簧剛度與彈簧初始力因素對于縮尺模型響應的誤差影響；

8)基于分析結果闡明誤差來源，并提出有效的解決方案，由此指導實際振動臺縮尺試驗中摩擦型減隔震支座的設計。

2.根據權利要求1所述的摩擦型減隔震支座振動臺縮尺試驗數值計算方法，其特征在于：所述步驟1)中理想摩擦型減隔震支座數值模型是將支座主體看做剛體，輸入剛體質量m，并輸入豎向預應力彈簧的剛度K、初始0應力長度h₀以及初始長度h₁，粘滯阻尼的阻尼系數C，剪力鍵的剛度K_k以及剪力鍵的剪斷力F_k，空間分布的摩擦系數μ(d_r)；所述豎向預應力彈簧具有在響應進程中彈簧水平剛度不斷變化的特性，以避免支座在地震動作用下發生共振。

3.根據權利要求2所述的摩擦型減隔震支座振動臺縮尺試驗數值計算方法，其特征在于：所述步驟2)中摩擦型減隔震支座振動臺縮尺試驗理想數值模型修正，是由于實際縮尺試驗中重力加速度保持常量，需要考慮重力失真對于理想數值模擬的影響，并要考慮摩擦空間變異性的影響；

所述摩擦空間變異性是指在理想情況下，認為實際支座的機械制作不存在誤差，故支座運動界面上的摩擦系數符合理論的要求數值，但是摩擦界面在結構制作時由于目前機械制作工藝的制約，導致摩擦界面上的摩擦系數在空間上會存在著一種周期性的誤差波動，而摩擦系數本身作為無量綱的參數在振動臺縮尺試驗的數值模擬中不需要進行縮尺，但在空間上摩擦系數Δμ的變化值是具有量綱的，在縮尺試驗中未縮尺的Δμ會導致空間上摩擦系數的不準確，從而產生縮尺試驗的誤差。

4.根據權利要求3所述的摩擦型減隔震支座振動臺縮尺試驗數值計算方法，其特征在于：所述步驟3)中各個物理參量的縮尺比選定是選用質量、彈性模量、幾何尺寸三個參量的量綱作為基本量綱，通過量綱分析法，根據已知的三個基本量綱在不同縮尺試驗中的縮尺比(C_m、C_E、C_l)，確定所需要的應力、密度、力、彈簧剛度、阻尼系數、時間、速度、加速度、重力加速度在相應縮尺試驗中的縮尺比(C_S、C_D、C_F、C_Sc、C_Dc、C_T、C_V、C_A、C_Ga)，其中在未考慮重力失真的振動臺縮尺試驗中，重力加速度的縮尺比同加速度的縮尺比相同，但在考慮重力失真的振動臺縮尺試驗中，重力加速度的縮尺比恒取為1。