由於國內外各個摩擦擺廠家設計生產摩擦擺式減隔震支座的習慣或者設計應用目標不同,因而對兩個球面曲率取值不同。本文將採用有限元分析方法,分析雙球面摩擦擺式減隔震支座的兩個球面結構的曲率大小對支座整體等效的摩擦副摩擦係數帶來的影響。整體分析方法在豎向投影面積相等的情況下,以轉動面耐磨板中心夾角δ和滑動面耐磨板中心夾角ε的大小來表達相應耐磨板球面曲率的大小。對支座整體進行水平剛度的有限元分析,提取有限元分析的數據計算摩擦係數。
將此結果作為支座運動過程中整體的等效摩擦係數,此值與經過等效質心結構效應轉換計算後的摩擦副理論輸出摩擦係數進行對比,將差異視作球面曲率對等效摩擦係數造成的影響,在此基礎上進行分析。1.2有限元分析模型的建立建立支座轉動面耐磨板中心夾角δ和滑動面耐磨板中心夾角ε取不同值時的有限元模型。摩擦擺式減隔震支座設計參數:豎向承載5MN,水平位移100mm,初始摩擦係數設定為6%。採用ABAQUS6.10有限元軟體對摩擦擺式減隔震支座進行仿真分析,為便於建模且不影響計算結果,做了部分簡化,去掉了錨錠鋼棒部分和構造用孔洞。網格劃分均採用六面體單元,其中耐磨板部分使用C3D8單元,其餘部分採用C3D8R單元[8-9]。摩擦副材料為耐熱耐高速摩擦的耐磨板與Q345鋼板,其中耐磨板的彈性模量為2.6GPa,泊松比0.4,抗拉強度>70MPa。摩擦擺轉動球面板與滑塊的相對運動相當於一個球形鉸,它的主要功能是通過轉動調整位置,使支座不發生傾覆。故在模擬試驗機加載時,應約束轉動球面板的轉動自由度,約束滑動球面板的所有自由度,對轉動球面板施加水平位移荷載。通過有限元計算,得到了在支座δ和ε不同的結構下對應的有限元應力雲圖,應力雲圖顯示各部件受力均在對應材質的允許範圍之內,滿足設計要求。理論公式的提出設計2組摩擦擺式減隔震支座進行FEA仿真研究,第1組摩擦擺式減隔震支座規格參數為豎向承載5MN,水平位移100mm,隔振周期2.5s,摩擦係數設定為6%。其編號為1-6,標記為FPB-A~FPB-F。本組支座滑動面耐磨板中心夾角ε完全相同,為17.15°,轉動面耐磨板中心夾角δ不同,用以分析δ對摩擦副等效摩擦係數的影響。