在ANSYS里施加地震惯性力的方法.doc

分享在ANSYS里施加地震惯性力的方法bsize=16px在ANSYS里施加地震惯性力的方法/size/b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：font=宋体 -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/font.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：font=宋体 0.100000E-01 0.200000E-01 0.300000E-01 0.400000E-01 0.500000E-01 0.600000E-01/font.编写如下的命令流文件，并命名为acce.inpfont=宋体*dim,ACCEXYZ,TABLE,2000,3 !01行*vread,ACCEXYZ(1,1),accexyz,txt,JIK,3,2000 !02行/fontfont=宋体(3e16.6) !03行/fontfont=宋体*vread,ACCEXYZ(1,0),time,txt !04行(e16.6) !05行/fontfont=宋体ACCEXYZ(0,1)=1 !06行ACCEXYZ(0,2)=2 !07行，同上ACCEXYZ(0,3)=3 !08行，同上/fontfinishfont=宋体/SOLUANTYPE,trans btime=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,itime/fontfont=宋体font=宋体AUTOTS,0NSUBST,1, , ,1 KBC,1/fontacel,ACCEXYZ(itime,1),ACCEXYZ(itime,2),ACCEXYZ(itime,3) !施加三个方向的地震加速度SOLVE*ENDDO/font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。b说明和讨论：/b1、命令流中各行说明：01行：定义2000行，3列的数组，(行数根据数据文件里加速度点数来定)ACCEXYZ用来存放三个方向的加速度值02行：从数据文件accexyz.txt里读加速度值到数组ACCEXYZ,2000为行数，可根据情况修改。其中的JIK，3，2000非常重要，它决定着将从加速度数据文件中数据输入到ACCEXYZ数组时的存放格式，这里用到按JIK方式变化,即读进来的数据依次放入ACCEXYZ(I,J)（J从1到3，I从1到2000，K默认从1到1）。根据这行命令下面(3e16.6)的格式，每次从数据文件里读一行三个数据，分别放入ACCEXYZ(1,1)、ACCEXYZ(1,2)、ACCEXYZ(1,3)，接着再读下一行的三个数据，分别放入ACCEXYZ(2,1)、ACCEXYZ(2,2)、ACCEXYZ(2,3)，依次类推。当然依据数据文件的格式，也可以选用IJK, IKJ, JIK, JKI, KIJ, KJI等格式，其中IJK为默认。03行：读数据的格式，每行三个数值。由于数据文件中的数据是用科学记数年法表示的，因此，这里也用相应FORTRAN的科学记数法的格式。如果数据文件里的数值是如“0.2876 1.2333 2.9938”这样的格式，此行的数据格式也就修改为“(3f10.4)”这样的格式。04行：从数据文件time.txt里读时间值到数组ACCEXYZ的第零列06行：将数组ACCEXYZ的第零行赋值，如果不对行插值的话也可以不赋值2、ANSYS中施加地震动荷载的讨论本贴中所说的在结构上施加惯性荷载的方法仅适用于对刚性基础上的结构的地震分析，对于考虑结构-地基相互作用的分析，由于需要考虑地基对结构的影响，其中最重要的因素就是地基辐射阻尼的影响，这在ANSYS里还不太好做。目前用得比较多的，也是最常用的方法就是用无质量地基模型，即在建立结构和地基的模型后，对地基周围的截断边界加固定约束，地基的密度设置为零，但地基弹性模量不为零，考虑地基的刚度影响，然后用上面的方法加整体惯性力。但是，这种方法由于没有能够考虑地基的辐射阻尼，往往导致计算结构偏于保守（计算结果往往较考虑地基辐射阻尼时要大）。ANSYS地震分析算例 !一个四层弹簧质点模型的地震ANSYS分析!Example of seismic analysis in ANSYS!包括频率分析，谱分析和时程分析!With model & frequency analysis, spectrum analysis and transient analysis!作者：陆新征，清华大学土木工程系!Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University Money=20 FINI/CLEAR/UNITS,SI /PREP7 DAMPRATIO=0.02 !振型阻尼系数都为0.02ET,1,BEAM188KEYOPT,1,7,1KEYOPT,1,8,1ET,2,MASS21,4MP,EX,1,210E9 MP,NUXY,1,0.3 MP,DENS,1,7800 MPDATA,DAMP,1,DAMPRATIOSECTYPE,3,BEAM,ISECDATA,0.2,0.2,0.5,0.01,0.01,0.008R,1,1.6E2,1.6E2R,2,1.2E2,1.2E2K,1,0,0,0 K,2,0,3,0 K,3,0,6,0 K,4,0,9,0 K,5,0,12,0 K,6,0,0,10000L,1,2L,2,3L,3,4L,4,5LSEL,1,4LATT,1,0,1,6,3 ALLSLESIZE,ALL, , ,3 , , , , ,1 LMESH,ALL NUMMRG,ALLNUMCMP,ALLTYPE,2REAL,1E,2TYPE,2REAL,2E,8E,14E,20*SET,NT,1001*SET,DT,0.02 *DIM,AC,NT *VREAD,AC(1),RECORD,TXT(F8.3)/SOLU D,1,ALL,ANTYPE,0SOLVEFINISH/SOLU !模态分析ANTYPE,2MODOPT,SUBSP,8 MXPAND,8, , ,1 SOLVEFINI!得到自振频率1*GET,FREQ1,MODE,1,FREQ/ESHAPE,1.0 /SOLUANTYPE,SPECTR !谱分析SPOPT,SPRSMDAMP,1,DAMPRATIO, , , , , , SED,1SVTYPE,2,1FREQ,0.167,0.25,0.333,0.44444,0.5,0.667,1,1.25,1.667SV,0.154350625,0.191590625,0.210210625,0.224175625,0.250716714,0.329514922,0.484352764,0.598723486,0.786897371FREQ,2.222,10,100000SV,1.034212766,1.034212766,0.3528!按7度多遇地震，地震影响系数0.08 第一组III场地TG0.45SRSS,0.01,DISPSOLVEFINISH/POST1/INP,MCOMNSORT,U,SUM *GET,DMAX_SPE,SORT, ,MAX !反应谱最大变形!开始地震计算FINISH/CONFIG,NRES,20000/SOLU ANTYPE,TRANS TRNOPT,FULL ALPHAD,2*DAMPRATIO*FREQ1*2*3.1415926BETAD,2*DAMPRATIO/(FREQ1*2*3.1415926)*DO,I,1,1001ACEL,AC(I),0,0 TIME,I*0.02 OUTRES,ALL,ALLSOLVE *ENDDO FINISH /POST26 FILENSOL,2,20,U,X, PLVAR,2, , , , , , , , , , STORE,MERGE XVAR,1 PLVAR,2,*GET,DMAX_TRANS,VARI,2,EXTREM,VMAX, , ! 时程分析最大位移数据文件record.txt-0.0014-0.0108-0.0101-0.0088-0.0095-0.012-0.0142-0.0128-0.011-0.0085-0.0085-0.0131-0.0176-0.0194-0.0162-0.0144-0.0108-0.0082-0.0042-0.0066-0.0131-0.019-0.0196-0.00660.0030.0141-0.0049-0.0128-0.0144-0.0203-0.026-0.0325-0.0306-0.0172-0.0197-0.0163-0.0164-0.00670.00250.0150.02360.02520.03360.04630.04920.04190.03590.02710.02350.03390.04120.0530.06390.07320.06520.05990.040.040.0063-0.0515-0.0787-0.0603-0.0484-0.025-0.00590.01340.03080.04990.0710.09950.12190.15290.14490.11550.09350.08920.09260.08390.09010.09930.12090.0328-0.1475-0.2066-0.1989-0.2034-0.1816-0.1725-0.1752-0.1753-0.1805-0.163-0.1347-0.1087-0.0782-0.0429-0.00170.0360.07850.11640.15980.1960.24120.27290.30360.320.34170.28210.2324-0.1198-0.2373-0.164-0.1865-0.1095-0.0753-0.01730.01130.05330.08950.11860.17570.0576-0.2631-0.1547-0.1729-0.1012-0.05790.0237-0.067-0.198-0.1641-0.1685-0.1481-0.1231-0.1001-0.0751-0.0523-0.0271-0.00440.0188-0.0095-0.0433-0.0838-0.0951-0.0716-0.0599-0.0334-0.01080.01850.0420.0673-0.0097-0.0372-0.0040.00110.03440.05650.08830.1130.13630.02190.02410.06830.06890.13180.13530.204-0.0931-0.1308-0.0692-0.05460.00720.0675-0.1067-0.1488-0.1071-0.1162-0.0762-0.0559-0.0215-0.0126-0.0674-0.0324-0.0337-0.01090.00170.02990.04880.06080.0222-0.0032-0.02450.00770.02110.05680.08260.12060.14780.17370.04210.00290.02590.0293-0.0055-0.01470.01430.02060.04990.06450.09570.11280.14470.16290.19450.18560.19840.17690.125-0.1207-0.0542-0.0384-0.0311-0.1118-0.1661-0.2464-0.2025-0.1835-0.1317-0.096-0.03250.01540.08160.13190.1818-0.0058-0.01690.02850.04470.09830.14240.18530.24560.1685-0.138-0.0999-0.1089-0.0907-0.0469-0.125-0.2111-0.1617-0.1692-0.1306-0.1111-0.0773-0.051-0.0544-0.12-0.1209-0.1158-0.1145-0.0717-0.05460.0064-0.0804-0.1634-0.0859-0.0961-0.0396-0.01470.03190.06480.08760.04720.0198-0.00270.02920.04450.07850.10330.13520.16060.18610.12810.0640.02040.03140.03730.04960.0235-0.0084-0.0168-0.0113-0.0229-0.0248-0.0157-0.00690.01470.03790.05790.0255-0.0041-0.0428-0.01330.00950.023-0.0129-0.0050.0080.0210.0380.0510.0157-0.0032-0.01110.00050.00760.0035-0.0095-0.0036-0.00160.00380.0085-0.0056-0.0304-0.0421-0.0244-0.0236-0.0177-0.0129-0.00180.0203-0.0108-0.0091-0.0034-0.0106-0.0111-0.0099-0.00020.00730.02350.03550.07050.07790.0184-0.0263-0.0124-0.00420.01590.0048-0.0219-0.0467-0.0428-0.0216-0.00430.01590.0320.04190.0123-0.016-0.0204-0.0082-0.0206-0.0137-0.00550.00530.01340.02660.02320.0079-0.00080.020.04350.04920.01910.0092-0.0022-0.00210.00520.00930.02550.03680.05250.05410.04250.03980.05590.07560.03650.04110.0098-0.0204-0.0249-0.0405-0.0413-0.0471-0.0433-0.0458-0.00570.0178-0.0208-0.0492-0.053-0.0362-0.0405-0.0308-0.0316-0.0265-0.0265-0.0269-0.0345-0.0309-0.0217-0.00780.00870.02810.0310.03580.03410.03580.02870.03050.01120.02140.01360.0384-0.0861-0.1349-0.1342-0.1354-0.1193-0.1042-0.0829-0.0651-0.0444-0.0258-0.006-0.0091-0.0182-0.01470.00850.01630.0050.02640.05820.08670.120.16950.1111-0.11-0.0366-0.0445-0.0236-0.096-0.0656-0.0597-0.067-0.0552-0.00270.03780.10720.16690.09470.04080.06670.0132-0.0095-0.052-0.0827-0.1152-0.115-0.0803-0.03690.00290.05450.11780.161-0.0270.0034-0.00560.0020.01460.05370.0798-0.0205-0.059-0.0169-0.0175-0.00280.00740.03820.05670.07530.08010.05920.03040.00230.0064-0.0406-0.0451-0.00790.01680.05670.0093-0.00550.0044-0.0123-0.0282-0.0437-0.0352-0.0255-0.01110.02050.05190.08540.11440.07330.0237-0.0368-0.0271-0.0217-0.0873-0.0973-0.0589-0.03360.00770.02590.05080.03610.0081-0.0056-0.0209-0.0317-0.0238-0.0376-0.055-0.0722-0.0803-0.0523-0.034-0.00110.0065-0.0037-0.0005-0.0168-0.041-0.0080.00790.03740.06150.06650.0254-0.0057-0.0474-0.0356-0.0243-0.00480.01260.03790.0241-0.0227-0.0428-0.0679-0.0661-0.059-0.0513-0.0408-0.0309-0.0266-0.0541-0.0628-0.0908-0.1107-0.0881-0.077-0.0582-0.0473-0.0333-0.01990.0020.02110.04320.06130.07670.09330.10660.1130.11870.12470.13340.15940.17970.20370.12360.0442-0.014-0.0666-0.0555-0.0693-0.0984-0.1246-0.1179-0.105-0.092-0.0743-0.0809-0.085-0.086-0.0863-0.0873-0.0868-0.0885-0.05370.00520.02150.02450.0580.03140.02360.04850.05890.05250.03550.01970.01990.04920.03430.02880.04320.02390.00880.0077-0.0148-0.0077-0.00190.00750.0044-0.0145-0.0316-0.0241-0.00280.01820.04260.04390.05120.04660.04790.01930.02220.02740.03930.05040.05770.05880.08220.07970.09490.03450.0045-0.0123-0.0347-0.0426-0.0416-0.0275-0.0270.00740.0428-0.0231-0.0387-0.00830.01390.04450.0027-0.0697-0.0796-0.0251-0.01350.0079-0.0115-0.0251-0.0333-0.0269-0.0301-0.02-0.0067-0.00380.01050.02960.03440.09570.08980.0179-0.0362-0.0994-0.0807-0.0744-0.0539-0.033-0.01280.00310.01480.0508-0.0022-0.0489-0.0358-0.0691-0.0516-0.03710.00880.06320.08410.12760.13880.11930.07510.0225-0.0088-0.02270.00740.01810.05440.03990.0045-0.0082-0.0185-0.0020.0006-0.0117-0.021-0.0303-0.0512-0.0727-0.0579-0.0266-0.01780.0040.00980.01370.02210.04370.0091-0.0548-0.0555-0.0243-0.00810.0250.0410.0182-0.0027-0.0243-0.00150.02470.04820.07830.06220.0331-0.0014-0.0195-0.0247-0.0212-0.0110.0050.0241-0.0034-0.0216-0.0471-0.0363-0.0195-0.00180.017-0.0080.00050.0230.03740.06010.0516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钢框架的地震反映谱分析，请大家笑纳！CODE:Copy to clipboard!钢框架的振型分解反应谱分析Finish/clear/prep7et,1,beam188mptemp,1mpdata,ex,1,2.06e11mpdata,dens,1,7850mpdata,prxy,1,0.2mpdata,ex,2,25.5e15mpdata,dens,2,1088e2mpdata,prxy,2,0.2sectype,1,beam,hrec,columsecoffset,centsecdata,0.5,0.5,0.02,0.02,0.02,0.02sectype,2,beam,i,beamsecoffst,user,0,0.5secdata,0.4,0.4,0.5,0.015,0.015,0.015k,1,-4.5k,2,-4.5,4k,3,-4.5,8.0k,4,-4.5,12 k,5,4.5,12 k,6,4.5,8 k,7,4.5,4k,8,4.5l,1,2l,2,3l,3,4l,4,5l,5,6l,6,7l,7,8l,3,6l,2,7l,7,8nummrg,allnumcmp,alllesize,all,20lsel,s,loc,x,-4.5lsel,a,loc,x,4.5k,15,0,15latt,1,1,1,15,1lmesh,all,allallsel,alllsel,s,loc,y,4lsel,a,loc,y,8lsel,a,loc,y,12latt,2,1,1,15,2lmesh,all,allallselnsel,s,loc,y,0d,all,allallsel,all/eshape,1/replot/soluantype,modalmodopt,lanb,10,0,0,offmxpand,10,yesacel,9.8solvefinish/soluantype,spectrspopt,sprs,yesdmprat,0.02svtyp,2,1sed,1!ii类建筑场地，6度设防，多遇地震（近震）!曲线的下降段衰减系数r=0.95!amax=0.11!阻尼比=0.02!特征周期Tg=0.34s!直线段的下降段斜率调整系数r1=0.02375!阻尼调整系数r2=1.319!定义反应谱曲线freq,0.420168067,0.452488688,0.49016078,0.534759358,0.588235294,0.653594771,0.735294118,0.840336134,0.980392157freq,1.176470588,1.470588253,1.960784314,2.941176471,10,1000000sv,0.02,0.296731616,0.301172866,0.305614116,0.310055366,0.314496616,0.347604662,0.388759029,0.441339541,0.510942806sv,0.02,0.607567413,0.751032939,0.987076437,1.451,1.451,0.495solvefinish/soluantype,spectrsrss,0.15,dispsolvefinish/post1allsel,allsumtype,prin/input,mcomplnsol,u,sumetable,mx,smisc,4,17etable,my,smisc,2,15etable,bk,smisc,28,30pletab,mxpletab,mypletab,bklcwrite,1,spectrum,l01,finish/soluantype,static,solvefini/post1set,1lcdef,1,1,1lcfile,2,spectrum,l01,lcfact,2,1.3sumtype,prinlcase,1lcoper,add,2,2esel,u,type,1plnsol,u,sum ansys之地震波的输入和求解 !对于地震波的输入，可以把荷载记录做成文件，利用apdl的读取功能读入倒数据库中。下面的例子是自己编的一个小文件。修改一下可以更简洁。有用到的朋友自己作一下把。 fini /config,nres,1000 *dim,aceX,TABLE,3000,1 *dim,aceY,TABLE,3000,1 *dim,aceZ,TABLE,3000,1 *creat,ff *vread,aceX(1,1),acex,txt,1 (e16.6) *vread,aceX(1,0),ACETT,1 (e17.6) ACEX(0,1)=1 *end /input,ff *creat,ff *vread,aceY(1,1),acey,txt,1 (e16.6) *vread,aceY(1,0),ACETT,1 (e17.6) ACEY(0,1)=1 *end /input,ff *creat,ff *vread,aceZ(1,1),acez,txt,1 (e16.6) *vread,aceZ(1,0),ACETT,1 (e17.6) ACEZ(0,1)=1 *end /input,ff ！地震波时程记录分成了3个文件，每个文件是一列。分别记录x,y,z方向的加速度。acett是时间记录。 这样就可以把加速度记录读取倒ansys数据库中作为数组。 也可以把加速度记录做成一个文件，这样程序就简单多了。大家可以试看看修改一下。 下面是计算部分语句： /SOLU ANTYPE,trans ！求解其自己选了 TM_START=0.01 TM_END=15.00 TM_INCR=0.01 *DO,TM,TM_START,TM_END,TM_INCR TIME,tm alpha, BETAD, ACEL,acex(tm),acey(tm),acez(tm) SOLVE *ENDDO fini ansys中地震载荷的施加在许多有限元分析软件中，对于施加地震载荷，多是考虑采用施加体加速度的方法，也就是施加一个跟激励方向想法的惯性力，在实际的地震中是否是这样可能很难说，因为地震是通过地面的运动传递到结构上去的，结构上肯定有一个滞后效应。在纯固体的计算中可能问题还不是很大。可是在流固耦合结构的计算中，比如大型油罐的抗震计算中，如果给油也施加一个惯性激励力，那就与实际地震差别很大了，毕竟油是由于油罐的运动带动的，而直接加在油上的惯性力会给油罐较大的冲击作用。 现在有点越来越迷惑了，不知道直接施加惯性力是否正确目前在做一座桥梁结构的反应谱分析，学习到一些也有一些问题： 1、一般结构用单点响应谱分析，个人感觉单点响应谱分析与单向反应谱作用不是一个概念，感觉单点响应谱分析应该与一致激励相一直。 2、ansys里根据sed定义反应谱方向，但是如何同时假如两个方向的反应谱呢，我先后定义sed,1,0,0和sed，0，0，1,并先后定义两个反应谱的曲线，但是最后solve和模态组合以后，得到的只是后一个反应谱作用下的结构响应，那又如何来同时定义两个方向的呢? 3、隔震结构的响应谱曲线的确定，叠层橡胶隔震规程里根据建筑抗震设计规范并对某些系数做了调整，但是总体还是跟建筑设计规范基本一致的，但是隔震结构的阻尼比明显比非隔震结构的阻尼比大很多，但是这种阻尼比的增加并不是应为结构整体的阻尼比的增加，仅仅是隔震层的阻尼比造成了结构在某个方向的阻尼比的增加，那么也应用规范上的那个反应谱曲线合适吗，我计算出来的结构隔震与非隔震结构的反应谱曲线差一倍左右，感觉不是很对？ 对于问题2,响应谱分析是线性的,两个方向可先单独求解,然后组合结果. 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- Material Models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。(7) 继续给Material Model Number 1添加Damping属性，采用参数化建模，输入阻尼类型为Constant，数值为DAMPRATIO(8) 接着建立梁单元的几何属性，和上一个例子一样，采用Sections建模，进入ANSYS主菜单Preprocessor-Sections-Beam-Common Sections，选择Sub-Type为工字型，截面尺寸W1=0.2，W2=0.2, W3=0.5, t1=0.01, t2=0.01, t3=0.008(9) 通过实参数输入集中质量单元的质量和转动惯量，在ANSYS主菜单中选择Preprocessor-Real Constants-Add/Edit/Delete菜单，在Real Constants窗口中选择Add，在Element type for Real Constants选择Mass 21，在Real Constant for Number 1窗口中输入1.6E2, 1.6E2，如图所示。即该质量单元在X和Y方向的质量都为160，由于本例子模型为平面问题，所以不必考虑Z方向的质量，同样也不考虑单元的转动惯量。(10) 继续添加第二类集中质量，过程和上面一样，但是输入的质量数值为1.2E2, 1.2E2(11) 完成以上工作就完成了模型的基本数据准备，下面开始