半岛正在应用SAUSG软件举办减、隔震组织计划前,须要对如下简便且要紧的观念有所解析:
火速非线性形式(Fast Nonlinear Analysis Method,简称FNA形式)是由Edward L. Wilson教导拓荒的一种火速非线性时程理解形式半岛登录。FNA形式正在求解部分非线性动力题目时卓殊高效,与直接积分形式比拟求解速率能够提升几十倍。因而,FNA形式常被用于理解仅研讨肯天命目减隔震安装(如阻尼器、隔震支座等)的非线性行径,而主体组织仍处于弹性状况下的减、隔震组织的动力非线性题目。
正在这种形式中,非线性单位内力被动作表部荷载照料,造成研讨非线性单位内力并举办改进的模态方程。该模态方程与组织线性模态方程相像,因而能够对模态方程举办相像于线性振型解析照料。对付非线性题目减震,每暂期间的根本力学方程,网罗均衡、力-变形和协作等央浼,FNA算法也须要知足。正在t期间减震,组织的企图模子切确知足力均衡方程:
式中,M半岛登录、C和K辞别为质地矩阵,阻尼矩阵,刚度矩阵;K为线弹性单位(除了相联单位的一切单位)的刚度矩阵。u、
为位移、速率和加快率;R_{NL}(t)为非线性单位力总和的整个节点力矢量。R(t)为表部施加的荷载。
(1)组织仅拥有有限数方针非线性单位(如阻尼器、隔震支座等),主体组织正在表荷载用意下仍处于弹性状况;
(2)应应用 Ritz 向量形式来确定模态;应求解足足数方针 Ritz 向量,以捉拿足够非线性单位内的变形。
(3)一切非线性自正在度应有质地。对付每一独立的非线性自正在度,Ritz 初始向量应网罗一个非线性变形荷载。
对主体组织进入弹塑性状况的体例进举止力非线性理解,为了准确求得组织的整个动力反映,应采用直接积分形式减震。
直接积分形式可分为两类:显式积分形式和隐式积分形式。隐式积分形式常常采用Newmark-β法;显式积分形式常常采用中央差分花样。
正在隐式求解进程中减震,每个增量步都须要举办均衡迭代,须要及时造成切线刚度矩阵,企图量相对较大,求解速率与单位范畴和迭代收敛速率合系。隐式求解形式的收敛性常常会产生穷困,因而须要针对模子特质选拔适应的增量步长以保障企图结果的收敛。
显式求解进程中每个增量步内不须要举办迭代求解,且无需拼装整个刚度矩阵,更无需对刚度矩阵求逆,故每个增量步内企图速率速,不存正在收敛性题目,不过须要卓殊幼的岁月步长以保障企图形式的不变性减震。跟着理解模子中自正在度数的填补,显式理解的企图速率上风特别昭彰。
应用SAUSG软件进举止力非线性理解推选采用改进中央差分法,也是秩序默认的理解形式。
粘滞阻尼器是凭据流体运动减震,稀奇是当流体通过减省孔时能出现黏滞阻力的道理而造成的,是一种速率合系型阻尼器。
粘滞阻尼器的阻尼力F与活塞运动速率V之间拥有下列合连:F=C\nu^{\alpha},此中C为阻尼系数,与油缸直径、活塞直径、导杆直径和流体黏度等成分相合;\alpha为速率指数,它与阻尼器内部的构造相合,分其它产物拥有分其它取值半岛登录。图2和图3为线性和非线性黏滞阻尼器输出的阻尼力与速率的合连弧线和阻尼力与位移的滞回弧线图。
SAUSG软件中的粘滞阻尼器单位供给Maxwell和Kelvin两种企图模子,推选采用Maxwell模子。
Maxwell模子是将阻尼器与弹簧串联,此时刚度填阻尼系数的100~1000倍,阻尼系数和阻尼指数能够从产物手册中获得。此处须要稀奇属意SAUSG中阻尼系数的单元是\frac{KN}{(m/s)^{\alpha}},请属意单元换算。
Kelvin模子由线性弹簧和粘性阻尼并联构成,采用Kelvin模子举办速率阻尼器企图时,大凡将阻尼器刚度修树为幼值,也能够直接取0减震。采用改进中央差分形式举办非线性企图时,若企图结果分表须要手工将加载岁月步长调幼。
金属消能器和防屈曲管造支柱可采用二折线模子或Wen模子,二折线位移型阻尼器二折线本构弧线SAUSG二折线模子企图参数
位移型阻尼器包蕴六个自正在度,各个宗旨之间彼此独立,每个宗旨均可研讨线性和非线性特质。初始刚度可填入阻尼器初始弹性刚度,征服力能够从阻尼器产物手册中查到,征服后刚度比反应征服后刚度退化的水准。
Wen模子采用Bouc-Wen本构模仿位移型阻尼器,常用于金属阻尼器、隔震支座切向本构的模仿,Bouc-Wen本构如图11所示。
▲图11 Wen模子本构弧线 Wen模子本构弧线 SAUSG-Zeta减震软件特质
当主体组织根本坚持弹性时,SAUSG-Zeta与ETABS的减震火速FNA理解结果是一律的,楼层剪力、层间位移角、能量图和滞回弧线等结果均比力吻合。这里仍需夸大的是,当预期主体组织会爆发较大非线性反适时,倡导仍采用直接积分形式举办减震组织的非线性理解,以保障企图结果真实切性。
[1] 张瑾,杨律磊等.动力弹塑性理解正在组织计划中的领会与操纵[M].北京:中国修筑工业出书社,2016.
[2] 爱德华 · L · 威尔逊.组织静力与动力理解-夸大地动工程学的物理形式[M].北京:中国修筑工业出书社,2006.
[3] 薛彦涛,常兆中,高杰.隔震修筑计划指南[M].北京:中国修筑工业出书社,2016.半岛登录做好减震减隔震安排你需求明了这些