Development of synthesized analysis/design system for rubber-based energy dissipation devices

橡胶基耗能装置综合分析/设计系统开发

基本信息

  • 批准号:
    13555126
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this research, finite element model of laminated rubber bearings is developed and their design criteria are proposed.At the first part of the research, the material tests of rubber are systematically conducted to understand their basic mechanical behaviors, I.e., stress-strain relation, rate dependency and failure state. Based on the results of these tests, a constitutive law, which consists of parallel combination of elasto-plastic body and hyper elastic body, is proposed. Furthermore, a failure criterion, which is the combination of polynomials of the strain invariants, is also developed. The proposed constitutive law and the failure criterion are shown to agree well with the experimental results. Then, an analysis method is proposed, in which the strain field of laminated rubber bearings measured by image processing is combined with the finite element analysis to confirm the applicability of the proposed model to the bearing including local deformation. Furthermore, the bulk modu … More lus of rubber materials is computed by this image-based analysis method.At the second part of the research, three dimensional finite element model of laminated rubber bearings is developed. Here, a mixed finite element method is employed to incorporate the proposed constitutive model and to stabilize the numerical computation at large deformation. In order to verify the accuracy of the developed model, multi-axial loading experiments and failure experiment of laminated rubber bearings are conducted. Applicability of the developed finite element model is verified in comparison with these experimental results and developed finite element model is shown to have the capability to predict the behavior of the rubber bearings.At the last part of the research, design criteria for vertical, rotational, and torsional deformation, and failure of laminated rubber bearings are proposed. The proposed criteria show good agreement with experimental results and/or finite element prediction, which implies that the accuracy of the present design code can be improved considerably. Less
在这项研究中,开发了板式橡胶支座的有限元模型,并提出了它们的设计标准。在研究的第一部分,系统地进行了橡胶的材料测试,以了解它们的基本力学行为,即应力-应变关系,基于这些测试的结果,提出了由弹塑性体和超弹性体并联组合组成的本构律,此外,还提出了一种失效准则,该准则是多项式的组合。应变不变量也得到了证明,提出的本构定律和失效准则与实验结果非常吻合,然后提出了一种将图像处理测量的板式橡胶支座应变场与试验结果相结合的分析方法。有限元分析以确认所提出的模型对轴承(包括局部变形)的适用性此外,通过这种基于图像的分析方法计算橡胶材料的体积模量。在研究的第二部分,三维有限元。在此,开发了板式橡胶支座的单元模型,采用混合有限元方法来合并所提出的本构模型并稳定大变形下的数值计算,以验证所开发模型的准确性,并进行了多轴加载实验。并进行了板式橡胶支座的失效实验,并与这些实验结果进行比较,验证了所开发的有限元模型的适用性,并表明所开发的有限元模型具有预测橡胶支座行为的能力。提出了板式橡胶支座的垂直、旋转和扭转变形以及失效的研究、设计标准,所提出的标准与实验结果和/或有限元预测吻合良好,这意味着当前设计规范的准确性可以。得到较大改善。

项目成果

期刊论文数量(40)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
吉田純司, 阿部雅人, 藤野陽三: "高減衰積層ゴム支承の3次元有限要素解析法"土木学会論文集. No.717/I-61. 37-52 (2002)
Junji Yoshida、Masato Abe、Yozo Fujino:“高阻尼层压橡胶支座的三维有限元分析方法”日本土木工程学会No.717/I-61(2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M. Abe, J. Yoshida, and Y. Fujino: "Uniaxial and biaxial property of base-isolated bearings and its modeling"Proceedings of the Japan Society of Civil Engineers. No.696/1-58. 125-144 (2002)
M. Abe、J. Yoshida 和 Y. Fujino:“基础隔震轴承的单轴和双轴特性及其建模”日本土木工程师学会会议录。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉田純司, 阿部雅人, 藤野陽三: "高減衰ゴム材料の構成則"土木学会論文集. No.710/I-60. 209-224 (2002)
Junji Yoshida、Masato Abe、Yozo Fujino:“高阻尼橡胶材料的本构定律”,日本土木工程学会论文集 No.710/I-60(2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
J.Yoshida, M.Abe, Y.Fujino: "Finite Element Modeling for the High Damping Rubber Bearing, 3rd DIANA World Conference"Finite Elements in Civil Engineering Applications. 375-384 (2002)
J.Yoshida、M.Abe、Y.Fujino:“高阻尼橡胶轴承的有限元建模,第三届 DIANA 世界会议”土木工程应用中的有限元。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
J.Yoshida, M.Abe, Y.Fujino, C.S.Lewangawage: "Experimental Investigation of Mechanical Properties of Laminated Rubber Bearings using the Image Processing Technique"7^<th> International Seminar on Seismic Isolation, Passive Energy Dissipation and Active Co
J.Yoshida、M.Abe、Y.Fujino、C.S.Lewangawage:“利用图像处理技术对叠层橡胶轴承机械性能进行实验研究”第7届隔震、被动耗能与主动耦合国际研讨会
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    KUMON Masanobu;NAKAE Shunsuke;MURAYAMA Kazuhiro;KATO Takema;OHBA Shigeo;INAMASU Joji;YAMADA Seiji;ABE Masato;SASAKI Hikaru;OHNO Yoshiharu;HASEGAWA Mitsuhiro;KURAHASHI Hiroki;HIROSE Yuichi;中居 永一;菅野秀宣
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  • 发表时间:
    2022
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    KUMON Masanobu;NAKAE Shunsuke;MURAYAMA Kazuhiro;KATO Takema;OHBA Shigeo;INAMASU Joji;YAMADA Seiji;ABE Masato;SASAKI Hikaru;OHNO Yoshiharu;HASEGAWA Mitsuhiro;KURAHASHI Hiroki;HIROSE Yuichi;辛 正廣
  • 通讯作者:
    辛 正廣

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    $ 8万
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知道了