说明
Kelvin-Foigt 材料模型由并联的线性弹簧和粘滞阻尼器组成。 在该验算示例中测试了模型在加载和松弛过程中以 24 小时为间隔时间的时行为。 施加 12 小时的恒定力 Fx ,在其余 12 小时内为材料模型无荷载(松弛)。 评估 12 和 20 小时后的变形。 使用“线性隐式 Newmark 方法”进行时程分析。
系统属性 | 弹簧 | 刚度 | k | 100,000 | kN/m |
阻尼器 | 粘滞阻尼 | C | 1000000,000 | kNs/m | |
荷载 | 力 | Fx | 1,000 | kN |
解析解
Kelvin-Foigt 材料模型是弹簧和阻尼器的并联连接。 弹簧应变εe和阻尼器应变εv相等(εe =εv =ε)。 该模型的总应力定义为弹簧和阻尼器中的应力总和 (σ=σe +σv )。 使用本构方程,外加应力 σx引起的应变的微分方程如下:
E | 弹性模量 |
t | 时间 |
η | 动态粘度 |
求解该微分方程,可以得到 Kelvin-Foigt 材料模型在特定时间的变形。
C | 积分常数 |
C 是根据初始条件的积分常数。 在加载开始时 (ε(0)=0) 为零应变,
该公式可以重新改写为力、变形、刚度和阻尼的形式。
松弛后的变形可以通过类似的过程计算,只是初始条件不同:
Ux1 | 加载结束时的变形(时间 t1 )- 荷载松弛的初始变形 |
结果总结在下表中。
RFEM 和 RSTAB 设置
- 在 RFEM 6.05 中建模
- 用于使用荷载系数时间曲线的时程分析
- 使用线性隐式 Newmark 法
结果输出
数量 | 任意解 | RFEM 6 | 比值 |
ux (t=12 h)[毫米] | 9,867 | 9,867 | 1,000 |
ux (t=20 h)[毫米] | 0,554 | 0,554 | 1,000 |
下图显示了变形 ux的时间曲线。