ANSYS时程分析 考虑地震作用的建筑物加速度瞬态分析
ANSYS地震时程分析

在ANSYS里做地震分析时,需要对结构施加地震惯性荷载,地震惯性力是通过加速度的方式输入进结构的,然后与结构的质量一起形成动力计算时的惯性荷载,下面说一下在ANSYS 里施加地震惯性力的方法。
首先,将三个方向的地震加速度放到一个文本文件里,如accexyz.txt,在这个数据文件里共放三列数据,每列为一个方向的地震加速度值,这里仅给出数据文件中前几行的数据:-0.227109E-02 -0.209046E+00 0.467072E+01-0.413893E-02 -0.168195E+00 0.261523E+01-0.574753E-02 -0.157890E+00 0.809014E-01-0.731227E-02 -0.152996E+00 0.119975E+01-0.876865E-02 -0.138102E+00 0.130902E+01-0.101067E-01 -0.131582E+00 0.143611E+00 .......................然后,再建一个文本文件用来存放三个方向的地震加速度时间点,如time.txt,在这个数据文件里仅一列数据,对应于加速度数据文件里每一行的时间点,这里给出数据文件中前几行数据:0.100000E-010.200000E-010.300000E-010.400000E-010.500000E-010.600000E-01.......................编写如下的命令流文件,并命名为acce.inp*dim,ACCEXYZ,TABLE,2000,3 !01行*vread,ACCEXYZ(1,1),accexyz,txt,,JIK,3,2000 !02行(3e16.6) !03行*vread,ACCEXYZ(1,0),time,txt !04行(e16.6) !05行ACCEXYZ(0,1)=1 !06行ACCEXYZ(0,2)=2 !07行,同上ACCEXYZ(0,3)=3 !08行,同上finish/SOLUANTYPE,transbtime=0.01 !定义计算起始时间etime=15.00 !定义计算结束时间dtime=0.01 !定义计算时间步长*DO,itime,btime,etime,dtimetime,itimeAUTOTS,0NSUBST,1, , ,1KBC,1acel,ACCEXYZ(itime,1),ACCEXYZ(itime,2),ACCEXYZ(itime,3) !施加三个方向的地震加速度SOLVE*ENDDO最后,在命令窗口里输入/input,acce,inp即可对结构进行地震动力分析。
ANSYS Example02地震分析算例 (ANSYS)

02地震分析算例(ANSYS)土木工程中除了常见的静力分析以外,动力分析,特别是结构在地震荷载作用下的受力分析,也是土木工程中经常遇到的问题。
结构的地震分析根据现行抗震规范要求,一般分为以下两类:基于结构自振特性的地震反应谱分析和基于特定地震波的地震时程分析。
本算例将以一个4质点的弹簧-质点体系来说明如何使用有限元软件进行地震分析。
更复杂结构的分析其基本过程也与之类似。
关键知识点:(a)模态分析(b)谱分析(c)地震反应谱输入(d)地震时程输入(e)时程动力分析(1)在ANSYS窗口顶部静态菜单,进入Parameters菜单,选择Scalar Parameters选项,在输入窗口中填入DAMPRATIO=0.02,即所有振型的阻尼比为2%(2)ANSYS主菜单Preprocessor->Element type->Add/Edit/Delete,添加Beam 188单元(3)在Element Types窗口中,选择Beam 188单元,选择Options,进入Beam 188的选项窗口,将第7个和第8个选项,Stress/Strain (Sect Points) K7, Stress/Strain (Sect Nods) K8,从None改为Max and Min Only。
即要求Beam 188单元输出积分点和节点上的最大、最小应力和应变(4)在Element Types窗口中,继续添加Mass 21集中质量单元(5)下面输入材料参数,进入ANSYS主菜单Preprocessor->Material Props-> MaterialModels菜单,在Material Model Number 1中添加Structural-> Linear-> Elastic->Isotropic属性,输入材料的弹性模量EX和泊松比PRXY分别为210E9和0.3。
(6)继续给Material Model Number 1添加Density属性,输入密度为7800。
地震作用下高层剪力墙结构的时程分析

地震作用下高层剪力墙结构的时程分析摘要:时程分析法是模拟实际地震作用的一种方法,是将抗震理论由传统的等效静力分析进入动力分析、反映结构地震响应最直接的方法。
本文首先介绍了时程分析的原理及步骤,并结合高层剪力墙结构实例,运用大型有限元软件ANSYS进行模态分析和瞬态分析,并与国内有限元分析程序SATWE的分析结果进行对比。
ANSYS以其强大的计算分析及后处理功能,近年来逐渐应用于工程数值模拟,其计算精度已经取得满意的效果。
关键词: 时程分析;模态分析;瞬态分析;地震波中图分类号: TU311 文献标识码:B0引言时程分析法(Time History Method)又称为“瞬态动力学分析法”,它是随着强震记录的增多、计算机技术的发展,对结构振动方程进行逐步积分求解的一种方法,主要应用于建筑结构的抗震性能分析。
时程分析法运用计算机将地震波输入到结构动力方程,并利用逐步积分求解结构的地震作用和地震响应。
地震作用下,多自由度体系的动力方程为:式中,分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵;分别为结构相对于地面的加速度、速度、位移矢量;为地面运动加速度。
时程分析法的步骤一般分为以下五步:第一步,根据建筑物的实际场地条件、抗震设防烈度等因素,选取若干条不同特性的地震加速度时程曲线,把它作为设计所用的地震波输入。
第二步,根据己有计算机资源、结构的自身振动特性和工程的实际条件,建立合理的结构模型。
第三步,根据材料特性、结构构件的类型和受力状态,选择合适的构件恢复力模型。
第四步,建立结构的运动微分方程。
第五步,采用逐步积分法求解运动微分方程,得出结构体系在地震作用下的全过程动力响应。
1工程概况该项目为某高层剪力墙住宅楼,地下1层为储藏室,地上24层为住宅,层高为2.900m,建筑物总高度为69.60m。
建筑沿X和Y方向分别为46.400m和16.000m,主体结构为剪力墙结构。
建筑结构安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,设计使用年限为50年,抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第三组,设计基本地震加速度为0.05g,建筑场地类别为Ⅲ类,剪力墙抗震等级为四级,该地区基本风压w=0.40kN/m2(50年一遇),风载体型系数取1.3,地面粗糙度为C类。
ANSYS中进行地震谱分析-ANSYSWorkbench-CAE软件-沈沉C...

ANSYS中进行地震谱分析-ANSYSWorkbench-CAE软件-沈沉C...ANSYS中进行地震谱分析转自:这几天仔细研究了如何使用ANSYS进行地震谱分析的问题。
和大家分享下,不过有些问题我也不是太明白。
大家一起讨论。
地震谱分析的步骤:•建模•模态分析,并进行模态扩展•谱分析•查看结果这几个步骤是我结合ANSYS帮助文档中的介绍和里面的实例总结出来的,应该说是可靠的。
网上有很多文章介绍地震谱分析的,但是里面有很多出入,只能靠自己的一步一步地摸索,到底哪种方式才是正解。
首先说明一下,这里的地震谱是选自GR-63-CORE中的加速度频谱值。
所以在ANSYS中应该选用单点响应谱分析,即Single-Point Response Spectrum (SPRS)。
并不是有的地方说的PSD谱分析,因为GR-63-CORE中给出的根本就不是PSD谱。
下面把求解的代码附上,供大家参考:/SOLUANTYPE,MODALMODOPT,SUBSP,10MXPAND,10,,,YES !模态扩展,求解单元结果SOLVEFINISH/SOLUANTYPE,SPECTR ! 谱分析SPOPT,SPRS ! 单点响应谱分析,SED,,,1 ! Z轴,可对另外两个轴方向重新求解SVTYP,2 ! 加速度谱FREQ,0.3,0.6,2.0,5.0,15.0,50.0 ! 频率点SV,,0.2,2.0,5.0,5.0,1.6,1.6 ! 谱值SOLVEFINISH/POST1SET,LIST ! 固有频率*GET,MC1,MODE,1,MCOEF ! 一阶频率的模态系数MC1SET,1,1,MC1PLNSOL,U,Z,1 ! 节点位移结果ETABLE,SBYB,SMISC,33PLETAB,SBYB ! 单元应力结果,这里是对Beam188单元建的单元表,其它单元需做改变验证了几个问题:•SPOPT,SPRS这就后面加不加Element calculation key选项对结果没影响,即有的地方写成SPOPT,SPRS,,YES。
经ANSYS分析得到各楼层在地震作用下加速度时程曲线(

有一个三层框架模型(命令流我提供),经ANSYS分析得到各楼层在地震作用下加速度时程曲线(东西向、南北向,地震记录文件我提供),如下图以下需要用到MATLAb(将所要研究的设备假定为固定在楼面上的单自由度体系,在结构动力反应时程的基础上可以得到其对应的楼面反应谱。
设楼面加速度反应时程为,则设备的运动方程为:则地震作用为:根据Duhamel积分,可得地震作用的最大绝对值F为:则设备对楼面输入的最大反应为:)(上面这部参照我发给你的PPT)由各楼层在不同地震波下的楼层加速度时程曲线(上面算得的图)。
在楼层加速度反应时程的激励下,在一定的阻尼比ζ和自振周期T下,计算得到单自由度体系的最大反应和周期的关系曲线,即楼面反应谱。
根据楼中设备的具体位置,计算相应楼层的设备的地震反应。
阻尼比分别取0.02、0.05、0.1。
我要得到的结果:下面的内容需要继续用ansys:上面得到了各楼层的加速度时程反应(楼面谱),下面利用之前的时程分析结果采用ABAQUS 软件进行设备与楼板的接触分析。
分析模型中,楼板采用壳单元,用刚块来模拟浮放式设备,利用EL-Centro波双向地震作用下得到的楼面加速度时程作为激励输入来模拟地震作用下浮放式设备在楼板上的动力反应。
分析模型和荷载输入见图4.2和图4.3【模型假设:(1)以设备的外壳形状作为刚体形状;(2)设备运动时与支撑面(地面、楼板、台面、桌面等)之间是平面接触,且不发生脱离;(3)设备只发生滑移运动。
】一、刚块与楼板间的摩擦系数µ= 0. 2 ,分别输入二层、三层、四层楼板的加速度时程反应,来模拟二层、三层、四层楼板上设备的水平滑移。
下图分别为各楼层的相对位移、相对速度和绝对加速度。
(表格中的数据是你经过ansys 分析得到)希望得到的结论(1)设备的水平滑移值随着楼层反应的增大而增大,故应将重要的医疗设备放置在较低楼层(地震反应比较小),来降低震害。
(2)设备的水平滑移值随着摩擦系数的增大而减小,故设备底面与楼板之间的摩擦系数越大,越有利于抗震,应避免在光滑的接触面上放置设备,或采取相应的措施来增大接触面的摩擦系数。
ansys动力学瞬态分析详解

§3.1瞬态动力学分析的定义瞬态动力学分析(亦称时间历程分析)是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。
可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。
载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。
如果惯性力和阻尼作用不重要,就可以用静力学分析代替瞬态分析。
瞬态动力学的基本运动方程是:其中:[M] =质量矩阵[C] =阻尼矩阵[K] =刚度矩阵{}=节点加速度向量{}=节点速度向量{u} =节点位移向量在任意给定的时间,这些方程可看作是一系列考虑了惯性力([M]{})和阻尼力([C]{})的静力学平衡方程。
ANSYS程序使用Newmark时间积分方法在离散的时间点上求解这些方程。
两个连续时间点间的时间增量称为积分时间步长(integration time step)。
§3.2学习瞬态动力学的预备工作瞬态动力学分析比静力学分析更复杂,因为按“工程”时间计算,瞬态动力学分析通常要占用更多的计算机资源和更多的人力。
可以先做一些预备工作以理解问题的物理意义,从而节省大量资源。
例如,可以做以下预备工作:1.首先分析一个较简单模型。
创建梁、质量体和弹簧组成的模型,以最小的代价深入的理解动力学认识,简单模型更有利于全面了解所有的动力学响应所需要的。
2.如果分析包括非线性特性,建议首先利用静力学分析掌握非线性特性对结构响应的影响规律。
在某些场合,动力学分析中是没必要包括非线性特性的。
3.掌握结构动力学特性。
通过做模态分析计算结构的固有频率和振型,了解这些模态被激活时结构的响应状态。
同时,固有频率对计算正确的积分时间步长十分有用。
4.对于非线性问题,考虑将模型的线性部分子结构化以降低分析代价。
<<高级技术分指南>>中将讲述子结构。
§3.3三种求解方法瞬态动力学分析可采用三种方法:完全(Full)法、缩减(Reduced)法及模态叠加法。
ANSYS地震作用分析应用实例解析--楼房地震波瞬态分析
1. 问题描述某框架-筒体结构,总高度54m,18层,层高3m,结构平面图如下图所示。
求其在地震荷载下的瞬态响应。
结构平面主要承重构件的截面尺寸及混凝土强度标号见下表。
为计算方便,钢筋混凝土的密度统一取为2700kg/m^3,弹性模量按照混凝土的弹性模量取值,泊松比取值为0.2。
2. 命令流/FILNAME,GAO_LOU ! 定义工作文件名/TITLE,THE ANALYSIS OF GAO_LOU ! 定义工作标题/PREP7 ! 进入前处理器ET,1,BEAM188 ! 定义单元类型ET,2,SHELL63 !R,2,0.2 ! 定义楼板及外墙厚度R,3,0.3 ! 定义筒体厚度MP,EX,1,3.25E10 ! 定义材料弹性模量MP,PRXY,1,0.2 ! 定义材料泊松比MP,DENS,1,2700 ! 定义材料密度MP,EX,2,3.0E10 !MP,PRXY,2,0.2 !MP,DENS,2,2700 !SECTYPE,1,BEAM,RECT ! 定义框架柱截面形状SECDATA,1.1,1.1 ! 定义框架柱截面尺寸SECTYPE,2,BEAM,RECT ! 定义外环梁截面形状SECDATA,0.4,0.6 ! 定义外环梁截面尺寸SECTYPE,3,BEAM,RECT ! 定义内框架梁截面形状SECDATA,0.5,0.8 ! 定义内框架梁截面尺寸SECTYPE,4,BEAM,RECT ! 定义次梁截面形状SECDATA,0.3,0.5 ! 定义次梁截面尺寸K,5000,22,8,72 ! 设置BEAM188单元方向K,1 ! 创建第一层关键点K,12,44KFILL,1,12KGEN,5,1,12,1, ,4 ! 创建整个模型的关键点KGEN,19,1,60,1, , ,3/VIEW,1,1,1,1 ! 改变视角/ANGLE,1,270,XM,0/REPLOT*DO,I,1,1021,60 ! 利用DO循环建立框架柱模型L,I,I+60*ENDDOLGEN,3,1,18,1,8, , ,2LGEN,2,1,54,1, ,16, ,48LGEN,2,1,18,1, ,8, ,24LGEN,2,37,54,1, ,8, ,24LGEN,2,1,144,1,28, , ,7LATT,1, ,1, ,5000, ,1 ! 定义线单元属性LESIZE,ALL,1.5 ! 指定线单元的长度LMESH,ALL ! 划分单元LSEL,U, , ,ALL ! 去掉框架柱的线元素L,61,65 ! 建立外环梁模型L,65,89L,89,92L,92,68L,68,72L,72,120L,120,109L,109,61LGEN,18,289,296,1, , ,3,60LATT,1, ,1, ,5000, ,2LESIZE,ALL,2LMESH,ALLLSEL,U, , ,ALLL,63,111 ! 建立内框架梁模型L,85,89L,89,113L,70,118L,92,96L,92,116LGEN,18,433,438,1, , ,3,60LATT,1, ,1, ,5000, ,3 LESIZE,ALL,2LMESH,ALLLSEL,U, , ,ALLL,62,110 ! 建立次梁模型L,64,112L,69,117L,71,119L,97,108L,73,77L,80,84L,90,102L,91,103LGEN,18,541,549,1, , ,3,60LATT,1, ,1, ,5000, ,4 LESIZE,ALL,2 LMESH,ALL*DO,I,61,64,1 ! 利用DO循环建立楼层板模型A,I,I+1,I+13,I+12*ENDDOAGEN,4,1,4,1, ,4, ,12*DO,I,68,71,1A,I,I+1,I+13,I+12*ENDDOAGEN,4,17,21,1, ,4, ,12*DO,I,89,91,1A,I,I+1,I+13,I+12*ENDDOAGEN,18,1,35,1, , ,3,60A,1133,1136,1124,1121 ALLSEL,ALL*DO,I,61,64,1A,I,I+1,I+61,I+60*ENDDO*DO,I,89,91,1A,I,I+1,I+61,I+60 *ENDDO*DO,I,68,71,1 A,I,I+1,I+61,I+60 *ENDDO*DO,I,109,112,1 A,I,I+1,I+61,I+60 *ENDDO*DO,I,116,119,1 A,I,I+1,I+61,I+60 *ENDDO*DO,I,61,97,12 A,I,I+12,I+72,I+60 *ENDDO*DO,I,65,77,12 A,I,I+12,I+72,I+60 *ENDDO*DO,I,68,80,12 A,I,I+12,I+72,I+60 *ENDDO*DO,I,72,108,12 A,I,I+12,I+72,I+60 *ENDDOAGEN,17,632,662,1, , ,3,60AATT,2,2,2 ! 定义楼层板及外墙单元属性、材料属性及实常数AESIZE,ALL,2 ! 指定面单元的大小AMESH,ALL ! 划分面单元ASEL,U, , ,ALL ! 去掉楼层板及外墙的面元素A,41,44,1124,1121AATT,1,3,2AESIZE,ALL,2AMESH,ALLASEL,U,MAT,,1A,41,53,1133,1121A,44,56,1136,1124AATT,1,3,2 ! 定义筒体单元属性、材料属性及实常数AESIZE,ALL,1.5AMESH,ALLNUMMRG,ALL, , , ,LOW ! 合并重复节点单元,编号取较小者NUMCMP,ALL ! 压缩节点单元等编号ALLSEL,ALL/SOLUNSEL,S,LOC,Z,-1,0 ! 选择框架柱和筒体与地面接触的所有节点D,ALL, , , , , ,ALL, , , , , ! 对框架柱和筒体与地面接触的所有节点施加约束ACEL,0,0,9.81 ! 施加重力场*DIM,TJX,ARRAY,2,50,0 ! 定义地震波数据矩阵*DIM,TJY,ARRAY,2,50,0*CREATE,ANSUITMP ! 创建地震波数据表*VREAD,TJX(1,1),’TJX’,’TXT’,’’,50 ! 读入地震波数据文件(E9.3,E11.3)*END/INPUT,ANSUITMP*CREATE,ANSUITMP*VREAD,TJY(1,1),’TJY’,’TXT’,’’,50 ! 读入地震波数据文件(E9.3,E11.3)*END/INPUT,ANSUITMPANTYPE,4 ! 指定分析类型*DO,T,1,50,1TIME,0.1*TKBC,0NSUB,10ACEL,TJX(2,T),TJY(2,T) ! 施加横向、竖向加速度NSEL,ALLSOLVE*ENDDO/POST26NSOL,2,2,U,X,UX_NODE2 ! 创建最底层节点在X方向的位移变量STORE,MERGE ! 存储最底层节点在X方向的位移变量NSOL,3,2,U,Y,UY_NODE2STORE,MERGENSOL,8,2,U,Z,UZ_NODE2STORE,MERGENSOL,4,35,U,X,UX_NODE35STORE,MERGENSOL,5,35,U,Y,UY_NODE35STORE,MERGENSOL,9,35,U,Z,UZ_NODE35STORE,MERGENSOL,6,70,U,X,UX_NODE70STORE,MERGENSOL,7,70,U,Y,UY_NODE70STORE,MERGENSOL,10,70,U,Z,UZ_NODE70STORE,MERGEXV AR,1PLV AR,2,4,6 ! 显示第3层节点在X方向的瞬态响应XV AR,1PLV AR,3,5,7 ! 显示第3层节点在Y方向的瞬态响应XV AR,1PLV AR,8,9,10 ! 显示第3层节点在Z方向的瞬态响应声明:本套资料由本人总结概括,如果您在使用过程中发现本套资料有不当或错误之处请联系本人。
使用ANSYS软件模拟地震荷载的方法
使用ANSYS模拟地震荷载的方法选用东营胜利油田CB11B平台的ANSYS模型对模态分析和动力分析中的操作方法进行介绍。
渤海CB11B平台是一座4腿导管架平台,包括上部甲板模块、导管架和桩基三部分。
甲板面标高为+9.00m,水深为10.5m。
桩腿的单向斜度10:1,入泥1.5m。
模拟地震荷载首先需要有地震的加速度数据,这里采用迁安波,迁安波为渤海的地震波,见文件eqq1.txt。
其时程图见图1。
注:该文件只有一列,即加速度值。
图1.加速度时程图第一步要把地震加速度数据输入ANSYS软件。
下拉菜单中Parameters-Array Parameters-Define/Edit-Add, 在Par中输入所定义数组名称(eqq);输入数组选择Array;在I、H、K No.中输入数组的行数、列数、维数,所输入的行数应该与eqq1文件中的加速度数据个数相等,列数与维数在这里均为1。
下拉菜单中Parameters-Array Parameters-Read From File, 选择Array,点击OK;ParR中输入数组名称(eqq);在File, ext, dir Read from file中浏览到地震加速度文件eqq1.txt所在的位置;Ncol Number of columns中输入1;最后一行中输入数据格式后点击OK(G10.4代表加速度数据总共十位,小数点后有四位.例如如:+1.2532,即G7.4)。
下拉菜单中Parameters-Array Parameters-Define/Edit-Add,选择数组文件名eqq后点击Edit,可以看到地震的加速度数据文件eqq1.txt已经被输入到数组eqq 中了。
点击Close关闭。
第二步要把地震加速度数据输入结构。
注意首先要把water table清空。
要以命令流的方式把地震加速度数据输入结构:FINISH/PREP7NT=500 %总计算步数DT=0.01 %时间步长,NT*DT即为总的计算时间/SOLUANTYPE,TRANS %以命令流的方式选择瞬态动力学分析TRNOPT,FULL*DO,I,1,NT,1 %循环开始TIME,I*DTKBC,0NSUB,1ALPHAD,0.1 %输入阻尼系数alphaBETAD,0.0028 %输入阻尼系数betadACEL,EQQ(I),0,0 %输入X、Y、Z向的地震加速度数据,这里只在X方向加了加速度。
ansys地震时程分析
在ANSYS里做地震分析时,需要对结构施加地震惯性荷载,地震惯性力是通过加速度的方式输入进结构的,然后与结构的质量一起形成动力计算时的惯性荷载,下面说一下在ANSYS 里施加地震惯性力的方法。
首先,将三个方向的地震加速度放到一个文本文件里,如accexyz.txt,在这个数据文件里共放三列数据,每列为一个方向的地震加速度值,这里仅给出数据文件中前几行的数据:-0.227109E-02 -0.209046E+00 0.467072E+01-0.413893E-02 -0.168195E+00 0.261523E+01-0.574753E-02 -0.157890E+00 0.809014E-01-0.731227E-02 -0.152996E+00 0.119975E+01-0.876865E-02 -0.138102E+00 0.130902E+01-0.101067E-01 -0.131582E+00 0.143611E+00 .......................然后,再建一个文本文件用来存放三个方向的地震加速度时间点,如time.txt,在这个数据文件里仅一列数据,对应于加速度数据文件里每一行的时间点,这里给出数据文件中前几行数据:0.100000E-010.200000E-010.300000E-010.400000E-010.500000E-010.600000E-01.......................编写如下的命令流文件,并命名为acce.inp*dim,ACCEXYZ,TABLE,2000,3 !01行*vread,ACCEXYZ(1,1),accexyz,txt,,JIK,3,2000 !02行(3e16.6) !03行*vread,ACCEXYZ(1,0),time,txt !04行(e16.6) !05行ACCEXYZ(0,1)=1 !06行ACCEXYZ(0,2)=2 !07行,同上ACCEXYZ(0,3)=3 !08行,同上finish/SOLUANTYPE,transbtime=0.01 !定义计算起始时间etime=15.00 !定义计算结束时间dtime=0.01 !定义计算时间步长*DO,itime,btime,etime,dtimetime,itimeAUTOTS,0NSUBST,1, , ,1KBC,1acel,ACCEXYZ(itime,1),ACCEXYZ(itime,2),ACCEXYZ(itime,3) !施加三个方向的地震加速度SOLVE*ENDDO最后,在命令窗口里输入/input,acce,inp即可对结构进行地震动力分析。
ANSYS地震力分析之时程分析
ANSYS地震力分析之时程分析我们知道反应谱分析法是现代抗震设计的基本理论,它能反映出结构在不同自振周期和阻尼比下的最大反应,也就是在给定地震加速度时间过程下,粘滞阻尼体系的最大反应相对于自振周期和阻尼系数的函数关系。
但是反应谱分析中要用来地震参数,如地震动反应谱值受人为因素影响太大。
而且,反应谱分析仅能给出结构各振型反应的最大值,而丢失了与最大值有关且对振型组合又非常重要的信息,如结构位移(或应力、弯矩)最大值发生的时间及其正负号,使得各振型最大值的组合陷入困境。
所以,反应谱方法在实际分析中依然存在较大的误差。
国外相关试验研究也做出了总结,认为:1)模态分析可以获得比较准确的自然频率和振型;2)对于应力应变只能定性的分析应力危险区和应变过大区域,不能定量的分析;但是可以为产品的初期设计提供改善依据和参考;利用ANSYS计算地震力除了反应谱分析法之外还有时间历程响应分析法。
时间历程响应理论的分析方法是通过输入对应于工程场地的若干条地震加速度记录或人工加速度时程曲线,通过积分运算求得在地面加速度随时间变化期间结构的内力和变形状态随时间变化的全过程,并以此进行结构构件的界面抗震承载力验算和变形验算。
而且时间历程方法的另一个特点就是能够进行非线性的动力学性能分析,虽然在分析计算中将消耗大量的时间,但弥补了反应谱理论的缺陷和不足。
在框架地震力分析中,步骤分为以下几个步骤:1)建立模型2)加边界条件3)静力分析4)模态分析5)地震时程分析一、静力分析①施加重力加速度acel,0.-9.8②施加均布于梁上的压力sfbeam,,2,pres,150000,150000③结果后处理etable,saxl,ls,1建立轴力单元结果表格etable,epelaxl,lepel,1建立轴应变单元结果表格二、模态分析antype,modalmodopt,lanb,20,0,100,,offmxpand,20,,,yesmodopt命令,用来定义模态分析选项,参数为MODOPT, Method, NMODE, FREQB, FREQE, Cpxmod/PRMODE, Nrmkey, --, BlockSizelanb是模态提取方法选项,20表示模态扩展数量,0表示自己感兴趣的频率范围,在这里表示频率范围为0~100Hz,freqb开始频率其默认值,程序会自动计算,freqe其默认值为1e8,Nrmkey表示是模态振型是否进行正则化处理,其默认值为对质量矩阵的正则化,mxpand命令,用来定义模态扩展数MXPANDMXPAND, NMODE, FREQB, FREQE, Elcalc, SIGNIF, MSUPkey Nmode的值设为-1时,表示不扩展,如果是0则扩展所有Elcalc表示是否计算单元结果和反力,默认是不计算,Msupkey表示是否将单元结果写入模态分析结果中,当elcalc设置为yes 后,msupkey默认值为yes,会对单元结果写入模态分析结果中,用于后面的模态叠加三、地震时程分析因为时程分析主要了解结构在任意载荷作用下下的动力响应,所以还要考虑阻尼效应antype,transalphad,betad,timint,off !关闭时间积分nlgeom,on !大变形选项打开time,1e-6kbc,1acel,0,-9.8solve由于框架自身重力已经对结构产生了影响,设置一个分析时间为1e-6的瞬态分析,为下面的地震力分析,得到一个框架的预应力和预变形。
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!【算例】考虑地震作用的建筑物加速度瞬态分析
C*** 采用等效实体单元进行建筑物的地震加速度瞬态分析
c*** 进行中央电视台新址主楼的等效几何建模*** begin ***
FINISH
/CLEAR
c*** 设置参数
L=150 ! 底座长度
W=150 ! 底座宽度
H=235 ! 整个建筑的高度
PI=3.1415926
A=PI*6/180 ! 内倾角
L_HL=L/2 ! 底座长度的1/2,作为角点坐标
T_HL=L/2-TAN(A)*H ! 顶部长度的1/2,作为焦点的坐标
LO_H=40 ! 底座的高度
TO_H=75 ! 顶部悬空部分的高度
WW=40 ! “腿”部的宽度
/PREP7
/TITLE, EX 9.2(12) by Zeng P, Lei L P, Fang G
ET,1,SOLID45 ! 定义单元和材料参数
MP,EX,1,1e10 ! 由于采用了的简化实体模型,材料参数也进行了等效
MP,PRXY,1,0.23
MP,DENS,1,1e3
MP,DAMP,1,0.05
!几何建模
K,,-L_HL,-L_HL, ! 定义8个角点
K,,L_HL,-L_HL,
K,,L_HL,L_HL,
K,,-L_HL,L_HL,
K,,-T_HL,-T_HL,H,
K,,T_HL,-T_HL,H,
K,,T_HL,T_HL,H,
K,,-T_HL,T_HL,H,
V,1,2,3,4,5,6,7,8 ! 根据8个角点生成方锥体V1
VGEN,2,1, , ,WW,WW,LO_H,, ! V2 (THE COPY OF V1)
VGEN,2,1, , ,-WW,-WW,-LO_H,, ! V3 (THE COPY OF V1)
VSBV,1,2 ! V4 (V4=V1-V2) 切掉一个角
VSBV,4,3 ! NEW_V1 (NEW_V1=V4-V3) 切掉另一个角
c*** 为了实现六面体网格划分,需要对实体进行分块处理
CSKP,11,0,14,34,10,1,1, ! 通过3个点建立局部坐标系
WPCSYS,-1,11 ! 基于局部坐标系建立新的工作面(workplane)VSBW,ALL ! 用当前的工作面剖分实体
CSKP,12,0,18,30,34,1,1, ! 以下的命令流与前三条的作用相同
WPCSYS,-1,12 $VSBW,ALL $CSKP,13,0,27,26,25,1,1,
WPCSYS,-1,13 $VSBW,ALL $CSKP,14,0,32,33,34,1,1,
WPCSYS,-1,14 $VSBW,ALL $CSKP,15,0,15,31,32,1,1,
WPCSYS,-1,15 $VSBW,ALL $CSKP,16,0,29,28,25,1,1,
WPCSYS,-1,16 $VSBW,ALL
ESIZE,L/10 ! 定义单元尺度
VMESH,ALL ! 对体划分网格
CSDELE,11,16,1, ! 删除前面建立的局部坐标系
ASEL,S,LOC,Z,,, ! 选择z=0处的面,
DA,ALL,ALL,, !对所选择的面施加完全的约束,即将地面固定
ALLSEL
FINISH
c*** 进行中央电视台新址主楼的等效几何建模*** end ***
c*** 进行瞬态分析
/SOLU
*DIM,ACC,ARRAY,6,4, !定义数组,在后面的语句中分别为时间和三个方
!向的加速度赋值(天津波简化数据)
ACC(1,1)=0.1 $ACC(1,2)= 0.03599 $ACC(1,3)= 0.24653 $ACC(1,4)= -0.24363
ACC(2,1)=0.7 $ACC(2,2)= 0.0293 $ACC(2,3)= 0.14177 $ACC(2,4)= -0.31038
ACC(3,1)=1.2 $ACC(3,2)= 0.03695 $ACC(3,3)= 0.71123 $ACC(3,4)= -0.48752
ACC(4,1)=1.7 $ACC(4,2)= -0.00725 $ACC(4,3)= -0.2167 $ACC(4,4)= -0.10452
ACC(5,1)=2.4 $ACC(5,2)= 0.00734 $ACC(5,3)= -0.81282 $ACC(5,4)= 0.66357
ACC(6,1)=3.0 $ACC(6,2)= 0.01759 $ACC(6,3)= -0.00823 $ACC(6,4)= -0.0361 ANTYPE,TRANS ! 设置瞬态分析方式
TIME,0.001 !设置初始加载步,设一个很小的数,但不能为零
ACEL,0,0,0 !三个方向都施加零加速度,作为初始计算
SOLVE
*DO,TT,1,6,1 ! 根据不同的时间步,施加加速度给整个结构
TIME,ACC(TT,1)
ACEL,ACC(TT,2),ACC(TT,3),ACC(TT,4) ! 三个方向都施加加速度
SOLVE
*ENDDO
c*** 进入时间历程后处理器
/POST26 ! 进入时间-历程后处理
/AXLAB,x,Time(s) ! 定义x轴标识
/AXLAB,y,Displacement (m) ! 定义y轴标识
NSOL,2,node(-T_HL,-T_HL,H),u,X !将建筑物悬空部最高点的位移设置为2号变量NSOL,3,node(-T_HL,-T_HL,H),u,Y
NSOL,4,node(-T_HL,-T_HL,H),u,Z
PLV AR,2,3,4 ! 输出该点位移随时间的变化关系曲线
/AXLAB,y,von Mises Equivalent Stress (Pa) !定义y轴标题
ANSOL,5,node(-L_HL+LO_H,L_HL-LO_H*tan(A),LO_H),s,eqv ! 定义"腿部"角点(受力最!大)等效应力为y轴的变量
plvar,5 !输出该点等效应力随时间的变化关系曲线
FINISH
!%%%%% %%%% end %%%%%%%%%%%。