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北京橡胶支座在抗压弹性模量试验结果的基础上进行数值模拟

双林橡胶  2020/6/3 22:21:42  6375
内容摘要:抗压弹性模量是北京橡胶支座设计的重要参数,JT/T4-2004对橡胶支座抗压弹性模量做出了重大的修改,见表1抗压弹性模量计算方法考虑了支座抗剪弹性模量的影响,将原标准的计算公式E=66S-162改为:在《...

抗压弹性模量是北京橡胶支座设计的重要参数,JT/T4-2004对橡胶支座抗压弹性模量做出了重大的修改,见表1抗压弹性模量计算方法考虑了支座抗剪弹性模量的影响,将原标准的计算公式E=66S-162改为:在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中规定支座抗剪弹性模量G取10MPa橡胶支座纵向抗压弹性模量测试系统由压力试验机、压力传感器、位移传感器、信号调理器模块和专用检测软件组成实现了板式橡胶支座抗压弹性模量测试过程中,竖向力F与竖向压缩变形W的实时采集数据、绘制应力一应变曲线、自动分析计算检测结果和统计偏差,并在测试过程中提示用户是否加压完毕使弹性模量E}测量不确定度仅仅控制在系统误差范围内。排除了手工测试过程中存在的读数、计算以及最终报表等误差与出锹测试系统。检测过程中的不确定度概念。

橡胶支座在抗压弹性模量试验结果的基础上进行数值模拟

 抗压弹性模量测定结果估计测量不确定度,是基于误差累积原理和利用试验方法标准及检定标准规定的测量误差要求,提出估计测量不确定度的方法要点因为支座对于某些例如应变速率或应力速率等控制参数呈现不同的响应,所以不可能对所有试样计算出单一的不确定度值此处提供的误差累积方法可以看成为实验室的测量不确定度上限。
测定结果的准确度可归纳为两类试验参数所造成,即计量参数与材料和试验参数,并提供了与材料无关及有关参数允许测量不确定度值(%)和误差累积计算总测量不确定度期望值(%)的方法性能测定结果的准确度是受各种试验参数所影响的。所以,在对测定结果做判定时,当试验参数中存在不确定度较大参数时,应持慎重态度:
(1)JT/T4-200(公路桥梁板式橡胶支座》规定形状系数与应力计算一律采用有效承载面积(Ao),不能采用公称面积;
(2)在测定实测抗压弹性模量E}时,应以规定的速率、分级与持荷时间进行加载,并绘制应力一应变曲线依规定分级方法加载循环和计算方法进布T}预压进行3个循环后,正式进行3次加载循环的实测结果与实测结果平均值的偏差应小于/o。若偏差计算结果大于等于/o时,应判定试验无效,并重做试验;
(3)测定支座抗压弹性模量用的试验机误差应在}/o以内。试验用的计量器具(位移计)应在试验前进行标定,其误差应在以内;
(4)测定结果的准确度归纳为是由两类试验参数所造成的,即计量参数与材料和试验参数其中计量参数所造成的测量不确定度起主要作用,因此正确测定方法决定了不确定度的大小;
(5)各技术监督与检测机构应根据标准要求完善板式橡胶支座成品力学性能检测设备与采样技术,并尽快实现自动数据采集即测试抗压弹性模量;与抗剪弹性模量G时,要求绘制应力一应变曲线,取值范围是应力一应变曲线呈现线性关系区段,这样有助于判断结果的准确性;
(6)检测环境温度对检测结果有直接影响,这是由于橡胶材料对温度的敏感性造成的,因此在检测报告中应当注明检测环境温度在提供检测结果的同时,还应说明所采用的检测方法,并注明测定结果的不确定度;
(7)东南大学力学实验中心研制了支座自动检测系统,经过一年多时间对各种规格支座的检测结果,能满足上述要求;
(8)对板式橡胶支座的抗压弹性模量、抗剪弹性模量两个重要力学性能指标进行试验研究,并在试验结果的基础上对均匀胶层厚度和不均匀胶层厚度两种情况进行数值模拟,分析橡胶支座内部应力分布规律,具体内容如下:
(1)传统抗压弹性模量试验方法比较繁琐,占用试验人员大量时间,本文对传统抗压弹性模量试验方法进行了改进,将持荷时间集中起来进行集中持荷,通过对不同类型支座进行试验,试验结果表明该改进试验方法所得结果符合标准规定误差范围,为试验人员节省了大量时间,并且还消除了传统方法中的累计误差;
(2)抗剪弹性模量试验需要竖向施力机构和水平施力机构同时作用完成试验,整套试验设备耗资较大,尤其水平施力机构更具挑战性。本文结合实验室现有试验设备自行研制了抗剪弹性模量试验设备,并采用该套试验设备进行抗剪弹性模量试验,所得试验结果满足试验标准要求,作为一项探索的研究工作取得了初步成果;
(3)在抗压弹性模量试验结果的基础上对板式橡胶支座的均匀胶层厚度和不均匀胶层厚度两种情况进行数值模拟。将数值计算分析结果与试验结果和解析解进行比较证明模型建立正确。从应力分析结果可以看出支座中的剪应力对橡胶支座功能发挥影响较大,并且形状系数与剪应力有近似反比的关系,建议将形状系数和胶层厚度的均匀性在标准中单独作为一项重要检测指标,同时也为橡胶支座设计和使用提供参考和建议。
支座胶层厚度和支座胶层不均匀分布,直接影响抗压弹性模量的检测结果;试验证明,这两个因素将会产生支座局部应力集中,局部胶层表面裂纹萌生概率大幅增加,导致支座提前损坏。

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