一种摩擦支座摩阻力确定方法及确定装置与流程

1.本发明涉及结构边界非线性分析技术领域，具体涉及一种摩擦支座摩阻力确定方法及确定装置。


背景技术：

2.支座广泛应用于桥梁、房建等结构中，具有传力、耗能等作用。常用支座型式包括板式橡胶支座、球型支座、摩擦摆隔振支座等。以上支座型式在水平向运动时均会产生摩阻力，摩阻力对结构的响应有影响，尤其是在动力荷载作用下。因此，摩阻力的精准计算对结构的响应的确定是至关重要的。
3.在现有技术中，一般采用wen单元建立一阶刚性常微分方程进行数值计算，存在需要进行逐步积分，计算工作量大，积分步长大时，摩阻力计算结果波动大的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种摩擦支座摩阻力确定方法及确定装置，能够解决现有技术中采用wen单元建立一阶刚性常微分方程进行数值计算，存在需要进行逐步积分，计算工作量大，积分步长大时，摩阻力计算结果波动大的问题。
5.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
6.一方面，本方案提供一种摩擦支座摩阻力确定方法，包括：
7.获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度；
8.基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型；
9.基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。
10.在一些可选的方案中，所述的基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力，包括：
11.根据当前时刻摩阻力阈值判定值、支座滑动速度系数和下一时刻支座滑动速度，确定下一时刻摩阻力阈值判定值；
12.根据下一时刻摩阻力阈值判定值和支座最大摩阻力，确定下一时刻支座摩阻力；
13.重复上述步骤，直至获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。
14.在一些可选的方案中，根据公式：z
t+1
＝z
t
+k
·vt+1
·
δt，确定下一时刻摩阻力阈值判定值；
15.其中，z
t+1
为下一时刻摩阻力阈值判定值，z
t
为当前时刻摩阻力阈值判定值，k为支座滑动速度系数，v
t+1
为下一时刻支座滑动速度，δt为下一时刻与当前时刻的时间间隔。
16.在一些可选的方案中，根据公式：v＝sin 2πt，确定设定时间段内支座滑动速度；
17.其中，v为支座滑动速度，t为时间。
18.在一些可选的方案中，所述下一时刻与当前时刻的时间间隔为0.01s。
19.在一些可选的方案中，所述的根据下一时刻摩阻力阈值判定值和支座最大摩阻力，确定下一时刻支座摩阻力，包括：
20.下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值大于等于1时，下一时刻支座摩阻力的大小等于支座最大摩阻力，下一时刻支座摩阻力的符号与下一时刻摩阻力阈值判定值相同；
21.下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值小于1时，下一时刻支座摩阻力等于支座最大摩阻力与下一时刻摩阻力阈值判定值的乘积。
22.在一些可选的方案中，根据公式：f
t+1
＝fy·
sign(z
t+1
)，确定下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值大于等于1时的下一时刻支座摩阻力；
23.其中，f
t+1
为下一时刻支座摩阻力，fy为支座最大摩阻力。
24.在一些可选的方案中，根据公式：f
t+1
＝fy·zt+1
，确定下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值小于1时的下一时刻支座摩阻力；
25.其中，f
t+1
为下一时刻支座摩阻力，fy为支座最大摩阻力。
26.在一些可选的方案中，所述支座最大摩阻力根据摩阻力试验数据确定。
27.另一方面，本方案提供一种摩擦支座摩阻力确定装置，包括：
28.参数获取模块，其用于获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度；
29.模型建立模块，其用于基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型；
30.摩阻力确定模块，其用于基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。
31.与现有技术相比，本发明的优点在于：本方案通过获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度；基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型；基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。解决了现有技术中采用wen单元建立一阶刚性常微分方程进行数值计算，存在需要进行逐步积分，计算工作量大，积分步长大时，摩阻力计算结果波动大的问题。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例中摩擦支座摩阻力确定方法的流程示意图；
34.图2为本发明实施例中摩擦支座摩阻力迭代模型的示意图；
35.图3为本发明实施例中方案确定的摩阻力与wen单元模型获取的摩阻力对比示意图；
36.图中：1、第一节点；2、第二节点；3、支座滑动速度系数；4、摩阻力阈值判定。
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
39.如图1所示，本发明提供一种摩擦支座摩阻力确定方法，包括：
40.s1：获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度。
41.s2：基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型。
42.s3：基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。
43.在一些可选的实施例中，所述的基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力，包括：
44.根据当前时刻摩阻力阈值判定值、支座滑动速度系数和下一时刻支座滑动速度，确定下一时刻摩阻力阈值判定值；
45.根据下一时刻摩阻力阈值判定值和支座最大摩阻力，确定下一时刻支座摩阻力；
46.重复上述步骤，直至获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。
47.在一些可选的实施例中，根据公式：z
t+1
＝z
t
+k
·vt+1
·
δt，确定下一时刻摩阻力阈值判定值；
48.其中，z
t+1
为下一时刻摩阻力阈值判定值，z
t
为当前时刻摩阻力阈值判定值，k为支座滑动速度系数，v
t+1
为下一时刻支座滑动速度，δt为下一时刻与当前时刻的时间间隔。
49.在一些可选的实施例中，根据公式：v＝sin 2πt，确定设定时间段内支座滑动速度；
50.其中，v为支座滑动速度，t为时间。
51.在本实施例中，支座滑动速度根据桥梁摩擦支座运动特征确定，在不同的系统结构中，选择不同的支座滑动速度。
52.在一些可选的实施例中，所述下一时刻与当前时刻的时间间隔为0.01s。
53.在一些可选的实施例中，所述的根据下一时刻摩阻力阈值判定值和支座最大摩阻力，确定下一时刻支座摩阻力，包括：
54.下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值大于等于1时，下一时刻支座摩阻力的大小等于支座最大摩阻力，下一时刻支座摩阻力的符号与下一时刻摩阻力阈值判定值相同；
55.下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值小于1时，下一时刻支座摩阻力等于支座最大摩阻力与下一时刻摩阻力阈值判定值的乘积。
56.在一些可选的实施例中，根据公式：f
t+1
＝fy·
sign(z
t+1
)，确定下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值大于等于1时的下一时刻支座摩阻力；
57.其中，f
t+1
为下一时刻支座摩阻力，fy为支座最大摩阻力。
58.在一些可选的实施例中，根据公式：f
t+1
＝fy·zt+1
，确定下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值小于1时的下一时刻支座摩阻力；
59.其中，f
t+1
为下一时刻支座摩阻力，fy为支座最大摩阻力。
60.在一些可选的实施例中，所述支座最大摩阻力根据摩阻力试验数据确定。
61.另一方面，本发明提供一种摩擦支座摩阻力确定装置，包括：
62.参数获取模块，其用于获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度；
63.模型建立模块，其用于基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型；
64.摩阻力确定模块，其用于基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。
65.综上所述，本发明通过获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度；基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型；基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。
66.具体地，根据公式：确定设定时间段内的摩擦支座摩阻力。通过确定摩擦支座摩阻力，进一步确定系统结构因摩擦振动产生的变形，并修正支座滑动速度，为后续系统结构设计开发提供支持。
67.本发明解决了现有技术中采用wen单元建立一阶刚性常微分方程进行数值计算，存在需要进行逐步积分，计算工作量大，积分步长大时，摩阻力计算结果波动大的问题。有利于边界非线性动力时程分析计算收敛，且计算效率高。
68.以下通过具体示例，便于对本发明方案的理解。
69.如图2所示，摩擦支座摩阻力迭代模型包括：第一节点1、第二节点2、支座滑动速度系数3和摩阻力阈值判定4，第一节点1和第二节点2代表摩擦支座中相对摩擦滑动的两个节点，其之间的摩阻力受支座滑动系数3和摩阻力阈值判定4影响。
70.支座最大摩阻力fy＝400kn，支座滑动速度系数k＝400000。支座单元第一节点与第二节点之间的支座滑动速度v＝sin(2πt)m/s，时间t起始时间为0s，终止时间为1s，时间间隔δt＝0.01s，计算步数为101步。第1步对应的时间为0s，第2步对应的时间为0.01s，第i步对应的时间为(i-1)δt。
71.第1步的速度v1＝0，摩阻力阈值判定z1＝0，对应的摩擦支座摩阻力为f1＝0kn。基于第1步的参数，计算第2步的摩擦支座摩阻力。
72.第2步的时间为0.01s，根据支座滑动速度可知，第二步支座滑动速度v2＝0.063m/s，第二步摩阻力阈值判定值z2＝251.162。
73.根据第二步摩阻力阈值判定的值z2＝251.162，第二步摩阻力阈值判定值z2的绝对值大于1，故选用sign(z2)＝1，其与最大支座摩阻力fy相乘，可以得到第2步的摩擦支座摩阻力f2＝400kn。
74.重复上述步骤，可得到设定时间段0～1s内的摩擦支座摩阻力如图3所示，并且可以看出，本方面方案得出的摩擦支座摩阻力相较于wen单元模型得出的摩阻力，结果稳定，无波动。
75.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本
申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
76.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
77.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，包括：获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度；基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型；基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。2.如权利要求1所述的摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，所述的基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力，包括：根据当前时刻摩阻力阈值判定值、支座滑动速度系数和下一时刻支座滑动速度，确定下一时刻摩阻力阈值判定值；根据下一时刻摩阻力阈值判定值和支座最大摩阻力，确定下一时刻支座摩阻力；重复上述步骤，直至获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。3.如权利要求2所述的摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，根据公式：z
t+1
＝z
t
+k
·
v
t+1
·
δt，确定下一时刻摩阻力阈值判定值；其中，z
t+1
为下一时刻摩阻力阈值判定值，z
t
为当前时刻摩阻力阈值判定值，k为支座滑动速度系数，v
t+1
为下一时刻支座滑动速度，δt为下一时刻与当前时刻的时间间隔。4.如权利要求3所述的摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，根据公式：v＝sin2πt，确定设定时间段内支座滑动速度；其中，v为支座滑动速度，t为时间。5.如权利要求3所述的摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，所述下一时刻与当前时刻的时间间隔为0.01s。6.如权利要求2所述的摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，所述的根据下一时刻摩阻力阈值判定值和支座最大摩阻力，确定下一时刻支座摩阻力，包括：下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值大于等于1时，下一时刻支座摩阻力的大小等于支座最大摩阻力，下一时刻支座摩阻力的符号与下一时刻摩阻力阈值判定值相同；下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值小于1时，下一时刻支座摩阻力等于支座最大摩阻力与下一时刻摩阻力阈值判定值的乘积。7.如权利要求6所述的摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，根据公式：f
t+1
＝f
y
·
sign(z
t+1
)，确定下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值大于等于1时的下一时刻支座摩阻力；其中，f
t+1
为下一时刻支座摩阻力，f
y
为支座最大摩阻力。8.如权利要求6所述的摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，根据公式：f
t+1
＝f
y
·
z
t+1
，确定下一时刻摩阻力阈值判定值的绝对值小于1时的下一时刻支座摩阻力；其中，f
t+1
为下一时刻支座摩阻力，f
y
为支座最大摩阻力。9.如权利要求1所述的摩擦支座摩阻力确定方法，其特征在于，所述支座最大摩阻力根据摩阻力试验数据确定。10.一种摩擦支座摩阻力确定装置，其特征在于，包括：参数获取模块，其用于获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度；
模型建立模块，其用于基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型；摩阻力确定模块，其用于基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。

技术总结
本发明公开了一种摩擦支座摩阻力确定方法及确定装置，涉及结构边界非线性分析技术领域，该方法包括：获取支座最大摩阻力和设定时间段内的支座滑动速度；基于支座最大摩阻力，根据摩擦支座摩阻力与支座滑动速度之间的关系，建立摩擦支座摩阻力随支座滑动速度变化的摩擦支座摩阻力迭代模型；基于摩擦支座摩阻力迭代模型，根据设定时间段内支座滑动速度变化，获取设定时间段内的摩擦支座摩阻力。解决了现有技术中采用WEN单元建立一阶刚性常微分方程进行数值计算，存在需要进行逐步积分，计算工作量大，积分步长大时，摩阻力计算结果波动大的问题。动大的问题。动大的问题。


技术研发人员：苑仁安 施舒悦 汪珍 肖海珠 秦顺全 张景峰 陈宇 霍学晋 王哲尧 许磊平 韩若愚
受保护的技术使用者：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/10/6