橋梁支座橡膠材料的靜態(tài)黏彈性本構(gòu)模型

彭龍帆

(中國(guó)建筑第二工程局有限公司華東公司 上海 200135)

橡膠類(lèi)材料因其優(yōu)越的彈性和阻尼性能而在各種工程應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用[1-2]，但其黏彈性是工程設(shè)計(jì)和抗振系統(tǒng)應(yīng)用中不可回避的問(wèn)題。靜態(tài)黏彈性主要表現(xiàn)為蠕變和松弛。當(dāng)施加恒定荷載時(shí)，橡膠的撓度隨時(shí)間增加而增加，稱為蠕變。另一方面，當(dāng)橡膠保持恒定變形時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間減小，稱為應(yīng)力松弛。

長(zhǎng)期蠕變或松弛實(shí)驗(yàn)代價(jià)昂貴且耗時(shí)，采用時(shí)間溫度疊加原理(TTSP)從短時(shí)間蠕變或松弛實(shí)驗(yàn)構(gòu)建主蠕變或松弛曲線[3-4]。呂慧杰等[5-6]根據(jù)AC-13C瀝青混合料在5種不同溫度下的單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果,利用時(shí)溫等效原理得到瀝青混合料的蠕變?nèi)崃恐髑€，根據(jù)松弛模量和蠕變?nèi)崃吭陬l率域內(nèi)的關(guān)系確定松弛模量參數(shù)，表征更廣時(shí)間和溫度范圍內(nèi)的瀝青混合料松弛性質(zhì)；胡旅洋等[7]在瀝青混合料各向異性的研究中,基于2個(gè)方向的主曲線繪制需要采用相同的時(shí)溫等效因子的前提，繪制出滿足時(shí)溫等效原理的主曲線；馮希金等[8]提出結(jié)合Yeoh應(yīng)變能函數(shù)的廣義Maxwell黏超彈性模型來(lái)描述未硫化橡膠力學(xué)行為；周夢(mèng)雨等[9]基于超彈性模型和并行流變模型(PRF)描述了橡膠材料的非線性黏彈性響應(yīng)特征。

本文利用應(yīng)力加速原理進(jìn)行拉伸蠕變?cè)囼?yàn)，以期得到長(zhǎng)時(shí)間的蠕變曲線；通過(guò)擬合得到廣義開(kāi)爾文模型用以表征橡膠材料的黏彈性特性，并進(jìn)行相應(yīng)的有限元計(jì)算，驗(yàn)證本構(gòu)模型在橡膠壓縮性能的適用性。……