ABAQUS时程分析法计算地震反应得简单实例ABAQUS时程分析法计算地震反应得简单实例(在原反应谱模型上修改)问题描述:悬臂柱高12m,工字型截面(图1),密度7800kg/m3,EX=2、1e11Pa,泊松比0、3,所有振型得阻尼比为2%,在3m高处有一集中质量160kg,在6m、9m、12m处分别有120kg 得集中质量。
反应谱按7度多遇地震,取地震影响系数为0、08,第一组,III类场地,卓越周期Tg=0、45s。
图1 计算对象第一部分:反应谱法几点说明:λ本例建模过程使用CAE;λ添加反应谱必须在inp中加关键词实现,CAE不支持反应谱;λ *Spectrum不可以在keyword editor中添加,keyword editor不支持此关键词读入。
λ ABAQUS得反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便得多。
操作过程为:(1)打开ABAQUS/CAE,点击create model database。
(2)进入Part模块,点击create part,命名为column,3D、deformation、wire。
continue(3)Create lines,在分别输入0,0回车;0,3回车;0,6回车;0,9回车;0,12回车。
(4)进入property模块,create material,name:steel,general-->>density,mass density:7800mechanical-->>elasticity-->>elastic,young‘s modulus:2、1e11,poisson’s ratio:0、3、(5)Create section,name:Section-1,category:beam,type:beam,Continuecreate profile, name:Profile-1, shape:I,按图1尺寸输入界面尺寸,ok。
在pro选择I,material name 选择steel。
Ok(6)Assign section,选择全部,done,弹出得对话框选择section:Section-1,ok。
(7)Assign beam orientation,选择全部,默认值确定。
(8)View-->>part display options,在弹出得对话框里勾选,render beam profiles,以可视化梁截面形状。
(9)添加集中质量,Special-->>inertia-->>create,name:mass1,type:point mass/inertia,continue,选择(0,3)位置点done,mass:160,ok。
create,name:mass2,type:point mass/inertia,continue,选择0,6;0,9;0,12位置点(按shift多选),done,mass:120,ok,dismiss。
(10)Assembly-->>instance part,instance type选dependent(mesh on part),ok。
(11)Step-->>create step,name:step-1,procedure type选freqency,continue在basic选项卡中,eigensolver选择频率提取方法,本例选用lanczos法,number of eigenvalues request,选value,输入10、ok。
再create step,create step,name:step-2,procedure type选response spectrum,continue在basic选项卡中,excitations选择单向single direction,sumations选择square root of the sum of squares(SRSS)法,use response spectrum:sp(反应谱得name,后面再inp中添加),方向余弦(0,0,1),scale factor:1、进入damping选项卡,阻尼使用直接模态(direct modal),勾选direct damping data,start mode:1,end mode:8,critical damping fraction:0、02、ok。
(12)进入load模块,Load-->>create boundary condition,name:fixed,step选择initial,category选择mechanical,types选择displacement/ rotation,continue选择0,0点,done,勾选u1~ur3所有6个自由度。
Ok。
(13)进入mesh模块,object选择part,点seed edge by number,选择所有杆,done,输入3,done点assign element type,选择全部杆,done,默认B31,ok。
点mesh part,yes。
(14)进入job模块,name:demo-spc,source:model,continue,默认,ok。
进入job manager,点击write input,在工作目录生成demo-spc、inp文件。
(15)进入ABAQUS工作目录,使用UltraEdit软件(或其她类似软件)打开demo-spc、inp,*Boundary关键词得后面加如下根据问题叙述确定得反应谱:*Spectrum,type=acceleration,name=sp0、1543,0、167,00、1915,0、25,00、2102,0、333,00、2241,0、444,00、25,0、5,00、3295,0、667,00、4843,1,00、5987,1、25,00、7868,1、667,01、0342,2、222,01、0342,10,00、3528,10000,0第一列为加速度,第二列为频率,第三列为阻尼比。
图2保存。
(16)进入job模块,create job,name:spc,source选择input :工作目录下得demo-spc、inp,continue默认,ok,进入job manager,选择spc,submit,计算成功!Frequency must be increasing continuously in a spectrum definition(17)点击results进入后处理模块,可以瞧到最大位移为3、159cm,这与陆新征博士讲解得ansys结果3、1611cm基本一致。
可以查瞧工作目录下得spc、dat文件查瞧详细得频率与模态分析结果。
第二部分:时程分析(1)进入step模块,删除原step1、step2。
建立step1(static general),用于施加重力(2)将step1结果作为动态分析得初始状态,time period 设置为1e-10(很短时间)。
建立step2(dynamic implicit),进行动力时程分析time period 设置为20(施加得加速度记录共20s,间隔0、02s),type:automatic,最大增量数量设置为2000步,将初始时间增量设置为0、02,最小增量设置为1e-15,最大增量设置为0、02,half-step residual tolerance:100(控制automatic求解精度得值,在地震分析中应该设置多大为好?还没弄清楚!请大家赐教!)。
另外,将非线性开关打开:在Step Manager对话框中点击Nlgeom(3)将模型顶端节点设置为set-1:tools-->>set-->>create(在tools中设置,用于观察顶端节点得反应情况),同样得方法,底端节点设置为set-2在output中设置需要输出结果,在edit history output request 将domain改为set,选择set1,在displacement里面选择U。
output-->> history output request-->>manager-->>editCreat H-Output-2,选择set-2,同上(3)进入property模块,material editor-->>edit-->>mechanical-->>damping在材料中补充damping,使用瑞利阻尼,质量系数alpha为0、15,刚度系数beta为0、01。
(3)进入load模块,boundary condition manager,将fix在step2得propagated改为inactive(点击deactivate)create一个新得边界条件(在step2),取消z向位移约束(以在该方向施加加速度)再create一个边界条件(在step2),type为acceleration/ angular acceleration,continue选择基底节点,勾选A1,输入1(加速度记录单位m/s^2),在amplitude后点create,name:Amp-1,type:tabular,continuetime span:total time从excel文件ac5复制时间与加速度至date数据栏中(加速度时程按规范将最大值调整为0、35m/s^2)再amplitude下拉栏中选Amo-1,ok。
Dimiss(4)进入job模块,Create job,submit。
点击result(5) result->history output—>Special Displacement :U1 at Node 1 in NSET SET—2 与U1 at Node 5 in NSET SET—1(同时按住SHIFT键可同时选择)—>plot (6)点击左“XY Data”前得加号出现,对_temp_1,_temp_3分别单击右键,点击edit,可将时程数据导出到excel文件中,利用excel计算功能,算出相对位移(求差),再利用excel 做出相对位移得时程曲线。
注:原例中时程曲线如下本算法得到得曲线如下图。