ANSYS水利工程应用实例分析

第5章ANSYS水利工程应用实例分析

A水利工程-ANSYS重力坝抗震性能分析步骤

>ANSYS重力坝抗震性能用实例分析

5.1水利工福概述

尽管我国水利资源特地丰富，但河流在地区和时刻安排上特地不均衡，很多地区在枯水季

节简洁显现干早，而在洪水季节又往往由于水量过多而形成洪涝灾难。为了解决这一冲突，人

们修建了很多水利工程来到达防洪、浇灌、发电、供水、航运等目的，促进国民经济建设的进

展。

水利工程中各种建筑物按其在水利枢纽中所起的作用，能够分为以下几类

（1）挡水建筑物用以拦截河流，形成水库，如各种坝和水间以及抵挡洪水所用的堤防等。

（2）泄水建筑物用以宣泄水库（或渠道）在洪水期间或其它情形下的余外水量，以保证坝（或

渠道）的安全，如各种溢流坝、溢流道、泄洪隧道和泄洪涵管等。

⑶输水建筑物为浇灌、发电或供水，从水库（或河道）向库外（或下游）输水用的建筑物，如引

水隧道、引水涵管、渠道和渡槽等。

（4）取水建筑物是输水建筑物的首部建筑，如为浇灌、发电、供水而建的进水闸、扬水站等。（5）

整治建筑物用以调整水流与河床、河岸的相互作用以及防护水库、湖泊中的波浪和水流

对岸坡的冲刷，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。

由于破坏后果的灾难性，大型水利工程建设的首要目标是安全牢靠，其次才是经济合理。

因此说争论大坝等水工建筑物的安全分析、评判和监控，是工程技术人员需要解决的课题，正

确分析大坝性态差不多成为当务之急。

当前对各种水利工程评判要紧承受有限元分析方法，借助各种有限元软件对这些水利工程

建筑物进展安全评判，其中应用比较广泛的曷NSYS软件。目前，ANSYS软件在水利工程中要紧

应用以下几个方面：

⑴应用各种坝体工程的设计和施工

利用ANSYS软件，模拟各种坝体施工过程以及坝体在使用时期受到各种载荷如水位变化对坝

体的压力、地震荷载等）下构造的安全性能进展评判，模拟坝体的温度场和应力场，借助模拟

结果修改设计或对坝体实行加固措施。

⑵应用于各种引水隧道、引水涵管等设计和施工

利用ANSYS软件，模拟这些工程开挖、支护、浇注、回填过程，分析构造在载荷作用下的变

形情形、构造的安全牢靠度，以及衬砌支护构造在水压、温度发生变化后产生的变形情形和结

构内力，依靠ANSYS模拟结果对构造安全性进展评判。

⑶应用于各种水库闸门的设计和施工

水库闸门在上游水作用下将发生驾仙、扭转、剪切和拉压等组合变形，利用的YS中的

SHELL63单元来模拟闸门，利用大型构造有限元分析程序NSYS,对闸门构造进展三维有限元分

析，依照分析结果进展强度校核。

5.2ANSYS查力频扰猿植饿今折步骤

重力坝是一种古老而重要的坝型，要紧依靠坝体自身重力来坚持坝身的稳固。岩基上重力

坝的差不多剖面呈三角形，上游面通常是垂直的或者稍倾向下游的三角形断面。

重力坝的具有特地多优点：

⑴安全牢靠。但剖面尺寸较大，抗击水的渗漏，洪水漫顶，地震或战斗破坏的力量都比较

强，因而失事率较低。

⑵对地势、地质条件适应性强，坝体作用土地基向上的压应力不高，因此对地质条件的要

求也较低，低坝甚至可修建在土基上。

⑶枢纽泄洪简洁解决，便于枢纽布置。

（4）施工便利，便于机械化施工。

（5）构造作用明确，应力运算和稳固运算比较简洁。

鉴于重力坝有如此多优点，因此它得到了广泛应用。

然而很多大坝差不多上建在地震多发和高烈度地区，同时坝还要担当重力、水压力等长期

载荷的作用，为确保工程和人民生.命财产在偶发地震载荷作用下的安全，需对大坝做抗震安全

分析。

重力坝抗震性能分析一样分以下五个步骤：

1、创立物理环境

2、建立模型和划分网格

3、施加边界条件和载荷（地震荷载）

4、求解

5、后处理（查看运算结果）

5.2.7创立物理球愉

在定义坝体抗震性能分析问题的物理环境时，进入ANSYS前处理器，建立那个坝体抗震

性能分析的数学仿真模型。依据以下几个步骤来建立物理环境：

1、设置GUT菜单过滤

假设你期望通过GUI路径来运行ANSYS,当ANSYS被激活后第一件要做的状况确实是

选择菜单路径：MainMenu>Preferences,执行上述命令后，弹出一个如图5-1所示的对话框显

现后，选择Slructural。如此ANSYS会依照你所选择的参数来对GUI图形界面进展过滤，选择

Structural以便在进展坝体抗震性能分析时过滤掉一些不必要的菜单及相应图形界面。

2、定义分析标题（/TITLE）

在进展分析前，能够给你所要进展的分析起一个能够代表所分析内容的标题，比方“im

stabilityAnalysis,以便能够从标题上与其他相像物理几何模型区分。用以下方法定义分析标题。

命令：/TITLE

GUI：UtilityMenu>File>ChangeTitle

3、说明单元类型及其选项（KEYOPT选项）

与ANSYS的其他分析一样，也要进展相应的单元选择。ANSYS软件供给了100种以上的单

元类型，能够用来模拟工程中的各种构造和材料，各种不同的单元组合在一起，成为具体的物

理问题的抽象模型。坝体用PLANE42单元来模拟。

大多数单元类型都有关键选项(KEYOPTS),这些选项用以修正单元特性。例如PLANE42

有如下KEYOPTS：

KEYOPT(2)包含或抑制过大位移设置

KEYOPT(3)平面应力、轴对称、平面应变或考虑厚度的平面应力设置

KEYOPT(5)解输出操纵

设置单元以及其关键选项的方式如下：

命令：ET

KEYOPT

GUI：MainMenu>PreprocessorElementTypoAdd/Edit/Delete

图5-1GUI图形界面过滤

4定义单位

构造分析只有时刻单位、长度单位和质量单位三个差不多单位，则全部输入的数据都应当

是这三个单位组成的表达方式。如标准国际单位制下，时刻是秒sO,长度是米(in),质量是千

克(kg),则导出力的单位是kg-m/sz(相当于牛顿N),材料的弹性模量单位是kg/m-S2(相当

于帕Pa)。

命令：/UNITS

5、定义材料属性

大多数单元类型在进展程序分析时都需要指定材料特性,ANSYS程序可便利地定义各种

材料的特性，如构造材料属性参数、热性能参数、流体性能参数和电磁性能参数等。

ANSYS程序可定义的材料特性有以下三种：

(1)线性或非线性。

(2)各向同性、正交异性或非弹性。

（3）随温度变化或不随温度变化。

由于进展坝体抗震性能分析时，ANSYS默认谱分析将无视材料非线性，因此，坝体抗震

性能分析模型承受弹性模型，只需要定义坝体材料属性中：容重、弹性模量、泊松比。

命令：MP

GUI：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels

或MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Other>ChangeMatProps>MalerialModels

♦坝体静力分析时可考虑材料的非线性，但进展抗震性能分析时，需要将非线性参数：内摩

擦角和内聚力删除。

5.2.2毫显模型勿则今网辂

创立好物理环境，就能够建立模型。在进展坝体抗震性能分析时，需要建立模拟坝体的

PLANE82单元。在建立好的模型指定特性（单元类型、选项和材料性质等）以后，就能够划分

有限元网格了。

通过GUI为模型中的各区赐予特性：

1选择MainMenu>PreprocessorMeshing>MeshAttributes>PickedAreas

2、点击模型中要选定的区域。

3、在对话框中为所选定的区域说明材料号、实常数号、单元类型号和单元坐标系号。

通过命令为模型中的各区赐予特性：

ASEL（选择模型区域）

MAT（说明材料号）TYPE

（指定单元类型号）

♦建立大坝模型时，坝体和地基是赐予不同材料属性，本文只进展坝体抗震性能分析。

♦进展大坝3-D模拟分析时，用SOLID65模拟混凝土单元和SOLID45模拟岩石单元的，2-D

模拟分析时，只需用一个PLANE42单元就能够。

5.2.3施朝妁束初看截

在施加边界条件和荷载时，既能够给实体模型（关键点、线、面）也能够给有限元模型（节点

和单元）施加边界条件和荷载。在求解时，ANSYS程序会自动将加到实体模型上的边界条件和

载荷转递到有限元模型上。

重力坝抗震性能分析中，要紧是给坝体底部施加自由度约束。

命令：D

作用在重力坝上的荷载包含水压力、冰压力、泥沙压力、地震力及坝体自重荷载等。

⑴自重荷载。由坝体体积和材料的容重算出。

⑵静水压力。作用在坝面上的静水!压力可依照静水力学原理运算，分为水平力及垂直力。

水平力：P=_丫"2（5-1）

sp21

垂直力：P=」田2(5-2)

气2।

式中：Y为水容重，HI代表上游水深，n代表上游坝面坡度系数。

同理可求得下游坝面的总静水压力的水平向分力及垂直分力。

⑶扬压力。重力坝坝体混凝土或浆砌石砌体不是确定不透水的，它们的外表及内部存在

着很多微小的孔隙，坝基岩石本身孔隙尽管特地少，然而也存在着节理、裂隙。直力坝建成挡

水后，在上下游水位差的长期作用下，上游的水将通过这些孔隙及坝体和坝基的接触面、坝基

的节

理裂隙等向下游渗透，从而使得坝体内和坝底面产生渗透水压力。

(4)动水压力。在溢流面上作用有动水压力，坝顶曲线和下游面直线段上的动水压力特地小，可

无视不计。只运算反弧段上的动水压力。

(5)冰压力。在冰冷地区水库外表冬季结成冰盖，当气温上升时，冰盖发生膨胀，因而对

挡水建筑物上游面产生冰压力。

⑹泥沙压力。水库蓄水后，入库水流挟带泥沙，逐年淤积在坝前，对坝面产生泥沙压力。

⑺浪压力。浪压力与风速和水库吹程有关，但在荷载中所占比重较小，通常无视。

(8)地震荷载。要紧是由建筑物质量引起的地震惯性力、地震惊水压力和动土压力。

5.24求解

1.静力求解

第一对重力坝进展静力求解：在ANSYS程序依照现有选项的设置，从数据库猎取模型和

载荷信息并进展运算求解，将结果数据写入到结果文件和数据库中。得到坝体在静力荷载作用

下的位移场与应力，了解坝体在设计条件下的工作外形，对混凝土重力坝方案的牢靠性进展评

判评判大坝

命令：SOLVE

GUI：MainMenu>Soludon>Solve>CurrentLS

2.动力分析求解

由于地震时的地面运动以水平方向为主，在地震力作用下构造的振动也以水平振动为主，

故本次分析只考虑了水平方向的地震载荷的作用。对重力坝抗震性能运算分析能够承受以下几

种方法：

1)拟静力法

拟静力法是一种把地震的阻碍用一种折算的静载荷来表示，求出这种地震荷载后，依据常

规的静力法进展坝体的各项应力、位移的抗震分析方法。它是假定地震时与地面加速度一样的

加速度作用在坝体各部位，求出地震时的惯性力，然后依照惯性力来评判大坝的安全性。

依照拟静力分析方法，大坝的水平地震惯性力可简化为：

Q=KCFW(5-3)

HHZ

式中：

K——水平向地震系数，为地面最大水平加速度代表值与重力加速度的比值；

H

cz一一综合阻碍系数，重力坝取为1/4；

F--一地震惯性力系数；

眩一一产生惯性力的建筑物的总重量。

承受拟静力法运算重力坝的地震作用效应时，水深处的地震惊水压力的代表值的运算：

P(勾=〃&(l)O)PH(5-4)

WbIT0

式中：

P(h)——作用在直立迎水坝面水深h处的动水压力代表值；

IF

ab一一水平向地震加速度的代表值，地震烈度为时对应的值是0.2g;

-一地震作用效应折减系数，除另有规定外，取.25；

巾(与一一水深h处的地震惊水压力分布系数；

P眩一一水体质量密度的标准值；

d；一—水总深度。

与水平面夹角为e的倾斜迎水坝面，按公式(5-4)运算的动水压力代表值乘以折减系数：

n=0/90(5-5)

2)反响谱分析法"

反响谱分析法是以单质点弹性体系在实际地震过程中的反响为根底，来进展构造反响的分

析，它通过反响谱奇异地将动力问题静力化，使得简单的构造地震反响运算变得简洁易行。依

据这一理论，应用地震谱曲线，就能够依据实际地面运动来运算建筑物的反响。反响谱是单点

弹性体系关于实际地面运动的最大反响和体系自振周期的函数关系。关于简单的构造能够简化

为假设干振型的叠加，每个振型乂可转化为一个单质点来考虑。使用差不多确定的设计反响谱

运算重力坝在地震作用下的反响，就归结为寻求坝体的自振特性。

地震产生的破坏，与受力大小和受频谱的最大振动的连续时刻的都有关系。在进展谱分析

运算前，第一要运算大坝的自振特性。模态分析用于确定构造的振动特性，即构造的固有频率

和振型，它们是构造担当动态荷载设计中的重要参数，也是更具体的动力分析的根底。

模态分析运算中承受了子空间迭代法提取模态。水油处的地震惊水压力的作用按公式(5-6)

转化为相应的坝面附加质量。

7,____

PO)=_〃P^H~h(5-6)

IT8力犷、0

依照如图5-2所示的大坝设计的反响谱曲线图，可得大坝反响谱曲线方程：

p|^+107(P^-1),......0<T^p.l

\'...............0.1TT

(5-7)

maxg

工)。.9*0------T<T.

max

图5-2大坝设计反响谱

本次重力坝抗震性能分析中,取值为2,1取值为。2特点周期丁。取值为0.2S。

3）时程分析法

时程分析方法是将地震惊记录或人工波作用在构造上直截了当对构造运动方程进展积分,

求得构造任意时刻地震反响的分析方法，因此动态时程分析方法也称为直截了当积分法。

♦本次大坝抗震性能实例分析承受反响谱分析方法。

5.2.5后处理

后处理的目的是以图和表的形式描述运算结果。关于大坝抗震性能分析中，进入后处理器

后，查看大坝变形图和节点的位移和应力。通过争论大坝的变形、位移和应力情形，来综合判

定大坝的抗震性能及安全性能。

命令：/P0ST1

GUI：MainMenu>GeneralPostproc

♦第一查看大坝静力分析求解结果，再查看大坝动力分析求解结果。

5.3ANSYS变力频扰嗽榴怩实例今折

5.3.1实例介稔

实例选取应用特坝底宽为76米，坝

顶为10米,上游坝而

由于重力坝构造比较简洁，垂直于长度方向的断面构造受力分布情形也差不多一样，同时

大坝的纵向长度远大于其横断面，因此大坝抗震性能分析选用单位断面进展平面应变分析是可

行的。

大坝抗震性能分析的运算条件如下：

1）假设大坝的根底是嵌入到基岩中，地基是刚性的。

2）大坝承受的材料参数为：弹性模量E=35GPa,泊松比v=0.2,容重Y=25KN/m3。

3）运算分析大坝水位为120米。

4）水的质量密度1000kg/m3。

5）大坝设防地震烈度为8,水平方向地震加速度值为0.2g。

5.3.2GUI猱作方法

5.3.2.1创立物理环境

1）在【开头】菜单中依次选取【全部程序】【ANSYS10.0]/[ANSYSProductLauncher],

得到“10.0ANSYSProductLaunched对话框。

2选中[FileManagement],在'WorkingDirectory”栏输入工作名目"D:\ansys\example5-1”，

在"JobName”栏输入文件名“Dam”。

3单击“RUN”按钮，进入ANSYS10.0的GUI操作界面。

4过滤图形界面：MainMenu>Preferences,弹出"PreferencesforGUIFiltering”对话框，

选中“Slruclural”来对后面的分析进展菜单及相应的图形界面过滤。

5）定义工作标题：UtilityMenu>File>ChangeTitle在弹出的对话框中输入“Damseismic

Analysis"，单击“OK”，如图54

图5-4定义工作标题

6定义单元类型:

a.定义PLANE42单元：MainMenu〉Preprocessor〉ElementType>Add/Edit/Delete弹出一

个单元类型对话框，单击“Add”按钮。弹出如图5-5所示对话框。在该对话框左面滚动栏中选

择“Solid”,在右边的滚动栏中选择“Quad4node42"，单击“Apply"，就定义了“PLANE42”

单元。

图5-5定义PLANE42单元对话框

b.设定PLANE42单元选项：MainMenu>PreprocessorElementType>Add/Edit/Delete弹

出一个单元类型对话框，选中“Type2PLANE42',单击“Options”按钮，弹出一个"PLANE42

elementTypeoptionsv对话框，如图5-6所示。在aElementbehaviorK3V栏后面的下拉菜单中

选取“Planesirain”，其它栏后面的下拉菜单承受ANSYS默认设置就能够，单击“OK”按钮。

公PLANE42elementtypeoptionsxJ

OptionsforPLANE42,EienentTyp©Re*ND.1

ElementcocrdsystsmdefinedKI

ExtradispldcernenislidpesK2

EtomcntbehaviorK3

ExtrastressoutputK5

ExTasurfaceoutputKt

OK|Cancel

图5-6PLANE42单元库类型选项对话框

通过设置PLANE42单元选项“K3”为“Planestrain"来设定本实例分析实行平面应变模

型进展分析，由于大坝是纵向特地长的实体，故运算模型能够简化为平面应变问题。7)

定义材料属性

执行MainMenu>PreprocessorMaterialProps>MaterialModel弹出"DefineMaterialModel

Behavior"对话框,如图5-7所示。

图5-7定义材料本构模型对话框

在图5-7中右边栏中连续双击“Structural〉Linear>ElastiOlsotropicf,后，又弹出如图5-8

所示“LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1对话框，在该对话框中“EX”后面的输

入栏输入“3.5E10”，在“PRXY”后面的输入栏输入“0.2”，单击“OK”。再在选中“Densily”

并双击，弹出如图5-9所示“DensityforMaterialNumber乎对话框,在“DENS”后面的栏中输

入边坡土体材料的密度“2500”，单击“OK”按钮。

Qllnea「kolroplcPropertiesforMaterial2DensityforMaterialNumber1X]

Unr*lyotropicMa¥ralPropertip;ftrMdtprnlNurrter1DersityfcrMateralMimbe-1

Temperatres

CGN52S00

AddTenperatureDelete'-emperatueAdjTemperatureDeleteTemperature

OK

图5-8线弹性材料模型对话框图5-9材料密度输入对话框

5.3.2.2建立模型和划分网格

1)创立大坝线模型

a.输入关键点：MainMenu>Preprocessor〉Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS弹出

uCreaeKeypointsinActiveCooedinateSystem对话框，如在*NPTkeypointnumbef'

栏后面输入“1”，在"X,Y,ZLocationinactiveCSf栏后面输入气0,0,0)”，单击“Apply”

按钮，如此就创立了关键点I。再依次重复在“NPTkeypointnumber”栏后面输入“2、3、4、

5”，街寸应“X,Y,ZLocationinactiveSJSMiiA<{(76,0,0)、(15.6,104.1,0)、(15.6,

120,0)、(5.6,120,0),最终单击“OK”按钮。

图5-10在当前坐标系创立关键点对话框

b.创立坝体线模型：MainMenu>PreprocessorModeling>Create>Lines>Straightline弹出

"Creaestraightlinesv对话框，用鼠标依次点击关键点1、2,单击“Apply”按钮，如此就创立

了直截了当L1,同样分别连接关键点“2、3”，3、4“，％、5“，5、1”,最终单击“OK”按

钮，就得到坝体线模型，如图5-11所示。

图5T1坝体线模型

2）创立坝风光模型

a.翻开关键点编号显示:UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering弹出“PlotNumberingControls,

对话框，如图5-12所示。选中“KeypointNumbers"选项，后面的文字由“off”变为“on”，

单击“OK”关闭窗口。

图5-12翻开关键点编号对话框

b.创立坝风光模型：MainMcnu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrarj/>Through

KPs,弹出一个"CreateAreabyKeypoints”对话框，在图形中选取关键点1、2、3、4和5,点击

“Apply”按钮，就得到坝体模型的面模型，如图5-13所示。

图5-13坝风光模型

3)划分坝体单元网格

a.设置网格份数:MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Layers>Picked

Lines,弹出一个"SeiLayerControls”对话框，如图5-14所示，用鼠标选取线L1,单击“0K”

按钮。弹出一个"AreaLayerMeshControlonPickedlineG对话框，如图5-15所示，在“Noof

linedivision”栏后面输入"20",单击"OK”按钮。

图5-14选取线对话框图5・15设置网格分数对话框

一样方法设置线L2分割份数为32；设置线L3、L4和L5线的分割份数分别为6、4、40。

b.划分单元网格：MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Area>Free弹出一个拾取面积

生话框，拾取图形中面，单击拾取框上的“OK”按钮，得到坝体模型单元网格，如图5-16所

z5o

4）储存坝体单元网格

UtilityMcnu>Filc>Saveas,弹出一个"SaveDatabase”对话框，在“SaveDatabase2”卜

面输入栏中输入文件名“dam-grid.db"，单击“OK”。

图5-16坝体单元网格

图5-17给坝体底部施加位移约束对话框

5.3.2.3施加约束和荷载

1）给坝体模型底部施加位移约束

执行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>StrucluraI>Displacement>onNodes弹出在

节点上施加位移约束对话框，用鼠标选取隧道模型两侧边界上全部节点，单击0K”按钮。弹

出“ApplyU,ROTonNodesM对话框，如图5-17所示，在“DOFStobeconstrained0栏后面中

选取"ALLDOF”,在"Applyas”栏后面的下拉菜单中选取Constantvalue",在'Displacement

value"栏后面输入“0”值，然后单击“OK”按钮。

2）施加重力加速度：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Inertia>Gravity

弹出<<Apply（Gravitational）Acceleratiod,对话框，如图5-18所示。在"GlobalCartesian¥comp”

栏后面输入重力加速度值“9.8”就能够，单击“OK”按钮，就完成了重力加速度的施加。

HApply(Grauitatigal)Acceleration

[ACEL]Apply(Gravitational)Acceleration

ACELXGlobalCartesianX-comp

ACELYGlobalCartesianY-comp

ACELZGlobalCartesianZ-comp

0K|Cancel|Help

图5-18施加重力加速度对话框

3）施加水压力载荷：MainMenu>Solution>DefincLoads>Apply>Structural>Structure>onLines

弹出一个对话框，用鼠标选中线L5,单击“OK"o弹出"ApplyPRESonlined'对话框，如图5-19

所示。分别输入数据“0”和“1101370”，单击“OK”按钮，就完成了水压力载荷的施加。

图5-19施加水压力载荷对话框

本次加的荷载是水深为120米时作用在坝上的水压力，迎水面波度是87度。

5.3.2.4求解

1.静力分析求解

1）求解设置

a.指定求解类型：MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis弹出一个如图5-20所

示对话框,在"Typeofanalysis栏后面选中“Static”，单击“OK”按钮。

图5-20指定求解类型对话框

b.设置载荷步：MainMenu>Preprocessor>Loads>AnalysisType>Sol,?nControls,弹出一个

^SolutionControlsM对话框，用鼠标单击“Basic”选项，如图5-21所示，在“NumberofSubsteps”

栏后面输入“5"，在"Maxno.ofsubsteps”栏后面输入“100"，在"Minno.ofsubsteps”栏后

面输入“1”“OK”按钮。

图5-21设置载荷步对话框

c.设置线性搜寻：MainMenu>Solution>AnalysisType>Sol"nControls,弹出一个"Solution

Controlsw对话框,用鼠标单击aNonlinear,,选项,如图5-22所示,在uLinesearchv栏后面下

拉菜单项选择中“ON”,单击“OK”。

2）静力求解

a.求解：MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS弹出一个求解选项信息和一个当前求解载

荷步对话框，检查信息无错误后，单击“OK”，开头求解运算，直到显现一个"Solutionisdone"

的提示栏，表示求解终止。

b.储存求解结果；UtilityMenu>File>Save弹出一个"SaveDatabase”对话框,在“Save

Databaseto”下面输入栏中输入文件名“Dam-static.db"，单击“OK”。

图5-22设置线性搜寻对话框

AModelAnWyslg

[VOCXDPT]Medentraztenmethod

CUrcxcc

Q£U：cp5ce

CR=iuA>r

rpRxed

「imynvSIc

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CQRO«b(rpM

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图5-23设置模态分析选项对话框

2.抗震性能分析求解

1)模态分析求解

a.设置分析类型：MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis弹出一个如图5-20所示

对话框，在“Typeofanalysis”栏后面选中“Modal”,单击“OK”按钮。

b.设置模态分析选项：MainMenu>Solution>AnalysisType>AnalysisOptions弹出一个如图

5・23所示对话框,在"Modeextractionmethod'栏后面选中“Sunspace”,在"No.ofmodestobe

extractM栏后面输入“18"，在“Expandmodeshapes”后面小方框用鼠标选中，单击“OK”按

钮，又弹出一个"SunspaceModalAnalysi软寸话框，如？(5-24所示，按图中设置后，单击OK”

按钮。

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图5-24模态分析求解时子空间设置对话框

图5-25模态求解选项信息

c.模态分析求解：MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS弹出一个模态求解选项信息（如

图5-25所示）和一个当前求解载荷步对话框，检查信息无错误后，单击“0K”，开头求解运算，

直到显现一个"Solutionisdone”的提示栏，表示求解终止。

d.储存求解结果;UtilityMenu>File>Savea&弹出一个"SaveDatabase”对话框，在"Save

Databaseto”下面输入栏中输入文件名“Dam-modal.db"，单击“OK”。

[Js匚T,LISTCommand

File

SETTIHEzFREQLOADSTEPSUDSTETCUMULATIUE

13.5138111

28.0730121

311.116131

414.380141

521.776151

624.960161

700.7341?1

894.119181

93G.2G3191

£039.0431101

1140.8521111

1243.23?1121

1347.9071131

1449.6391141

1552.4491151

1655.5211161

1756.6611171—*

1858.6131181二1

图5-26模态分析各阶频率

e.调出模态分析各阶频率：MainMenu>GeneralPostproc>ReadSummary,弹出如图5-26所

示对话框。

♦动力求解和静力求解的模型一样，约束条件也一样。

♦谱分析时，ANSYS无视材料非线性。

♦调出模态分析各阶频率是为后面求解反响谱值。

2）反响谱分析求解

a.求出反响谱值：由图5-26中前18阶频率值f,能够算出对应的周期T,再依照大坝反响谱曲

线方程（式5-7）,能够运算出前10阶的反响谱值，见表5-1。

表5”大坝动力运算前10阶振动频率及反响谱值

振型振动频率1/s振动周期T反响谱值

13.51380.28461.456

28.07300.12392.0

311.1180.08991.899

414.300.06991.699

521.7760.04591.459

624.9800.04001.400

730.7340.03251.325

834.1190.02931.293

936.2630.02761.276

1039.0430.02561.256

II40.8520.02451.245

1243.2370.02311.231

1347.9070.02091.209

1449.6390.02011.201

1552.4490.01911.191

1655.5210.01801.180

1756.6610.01761.176

1858.6130.01711.171

b.设置反响谱分析求解选项

♦设置分析类型：MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis弹出一个如图5-27所示

对话框，在“Typeofanalysis”栏后面选中"Spectrum"，单击“OK”按钮。

图5・27定义反响谱分析对话框

♦设置反响谱分析选项：MainMenu>Solution>AnalysisType>AnalysisOptions.弹出一个

uSpectrumAnalysi（对话框，如图5-28所示，在“Typeofspectnirrf后面栏中选取'Single-ptresp”，

在“No.ofmodesforsolu"后面输入“10"，在“Calculateelemstress?"后面选中"Yes”,单

击“OK”按钮。

♦设置反响谱单点分析选项：MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Spectrum>SinglePt>

Settings,弹出一个"Settingforsingle-pointResponseSpectrum对话框，如图5-29所示。在“Type

ofresponsespectrum”栏后面下拉菜单项选择中“Seismicaccel”，在“SEDX,SEDY,SEDZ”

栏后面依次输入“0、1、0”，单击“OK”按，钮。

图5-28设置反响谱分析对话框

图5-29设置单点反响谱分析对话框

♦定义反响谱分析频率表：MainMenu>Sokition>LoadStepOpts>Spectrum>SinglePoFreqTable

弹出一个"FrequencyTable”对话框，如图5-30所示。依照表5-1依次输入大坝的前18阶振动频

率。

♦定义反响谱值:MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Spectrum>SinglePt>SpectrVlues,弹出

一个"SpectrumValuesDampingRation对话框，单击“OK”按钮。弹出一个"SpectrumValued

对话框，如图5-30所示。依照表5-1依次输入大坝的前18阶反响谱值。

》留意，输入的振动频率必需按升序排列。

AFREQ1必需大于零。

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图5-30定义频率表对话框

图5-31定义反响谱值对话框

c.反响谱分析求解：MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS弹出一个模态求解选项信息和

一个当前求解载荷步对话框，检查信息无错误后，单击OK”，开头求解运算，直到显现一个

“Solutionisdone”的提示栏,表示求解终止。