midas GTS NX的线性和非线性动力分析

1、GTS NX 专题培训,北京迈达斯技术有限公司,GTS NX 线性和非线性分析功能,动力分析方法的分类：,动力分析方法概要,动力分析方法的分类：,动力分析方法概要,国内地下工程抗震设计规范：,动力分析方法概要,地下工程分析方法：,动力分析方法概要,* 部分说明取自臧万军的“隧道及地下工程相关抗震设计规范比较研究”,自由场分析(FFA) 二维等效线性分析,线性时程分析(直接积分法) 线性时程分析(振型叠加法) 非线性时程分析(直接积分法) 非线性时程分析+SRM,动力分析方法概要,自由场分析(FFA),检测波2E(EF),入射波,一维场地响应分析 (等效线性),基岩运动,(线性),在地表E=F

2、E:入射波 F:反射波,EF,反射波成分F随地层材料不同,自由场分析概要, 为了获得建筑施工之前的原场地的地震响应 为了获得地表面的设计反应谱、以及获得判定液化所需的动应力和动应变 即，主要用于确定地震作用的大小,自由面运动, 输入地层的动力非线性特性 , 分析模型的地层构成 ,各深度最大加速度,自由场分析(FFA) 模型/结果, 各深度剪切应力,地表面最大加速度,地表面时程结果 用于结构分析,各土层最大加速度 用于判断液化,自由场分析(FFA) 如何使用结果,使用等效线性化的岩土参数 用于SSI分析,反应谱分析,反应谱分析概要, 使用单自由度体系的最大位移、最大速度、最大加速度响应谱计算结构

3、响应的方法 虽然与时程分析方法相比结果有误差，可用于对分析效率有要求的大型结构或对结果精确度要求不高的结构, 生成单自由度体系的位移响应谱的过程 , 有阻尼时, 无阻尼时,二维等效线性分析概要, 用线性分析方法模拟具有非线性特性的土的方法 将土体的复杂的非线性特性简化为等效的线性特性 随着剪切应变的增加，土的剪切模量将减小、阻尼比将增大 随着输入的地震动或振动荷载的变化，剪切应变也会发生变化，因此等效线性方法使用了有效剪切应变(effective shear strain),等效线性方法与非线性分析方法比较：,二维等效线性分析概要,二维等效线性分析,等效线性分析反复计算过程,等效线性分析步骤,

4、 剪力图 , 弯矩图 , 轴力图 ,二维等效线性分析 模型/结果, 最大剪切应变云图, 剪力图 , 最大剪切应力云图, 弯矩图 ,二维等效线性分析 模型/结果,线性时程分析(振型叠加法/直接积分法),线性时程分析概要, 时程分析就是使用结构的动力特性和外部动力荷载，通过解动力平衡方程，获得各时刻的结构响应(内力、位移) 求解动力平衡方程的方法有振型叠加法和直接积分法 线性时程分析不考虑非线性特性，当使用非线性材料时将转换为等效线性材料,动力分析荷载类型, 列车振动影响分析 , 爆破影响分析 , 天然波数据库 ,线性时程分析 模型/结果,线性时程分析图形,线性时程分析图形,非线性时程分析(直接积

5、分法),非线性时程分析概要, 等效线性分析虽然对线性时程分析进行了改善，但是不能模拟非线性特性较为明显的材料或接近共振的状态 对于非线性特性较为明显的岩土材料，需要使用非线性时程分析方法 对于核电/工业设施/建筑/桥梁/地铁/隧道等重要的工程，需要进行上部结构+下部基础+地基的协同分析, 线性/ 等效线性 / 非线性分析的应力-应变关系比较 , 不同应变范围适用的动力分析方法 ,非线性时程分析(直接积分法),非线性时程分析与线性时程分析的比较,与非线性静力分析的 荷载分割概念类似,Tangent Matrix,Residual Force,Equation Solve,Line Search,

6、Convergence State Check,Advance Time Step,Bisect Time Step,More Iteration,需要使用HHT-的噪音消除 功能,分析过程中因时间步长的修改产生的噪音,与非线性静态分析相同,与非线性静态分析相同,非线性时程分析(直接积分法),HHT-平衡方程式,Newmark平衡方程,使用Newmark差分方程,各时间积分法的相对周期误差,非线性时程分析(直接积分法),非线性时程分析(直接积分法) 模型/结果, 考虑材料非线性时 根据发生塑性程度，与线性动力分析的差异会不同，有时差异会很大,隧道地震作用分析塑性应变结果 t=15,地震作用位移

7、结果比较,隧道地震作用位移结果比较,位移云图 t=20,塑性应变云图 t=12,时间-竖向位移(Start), 时间-竖向位移(Mid), 时间-竖向位移(End),线性分析塑性应变= 0,非线性分析塑性应变,线性分析/非线形分析竖向位移 ,非线性时程分析(直接积分法) 模型/结果,地震作用下的边坡稳定分析,自重作用下的边坡稳定分析,地震作用和自重共同作用下的边坡稳定分析,非线性时程分析 + SRM,安全系数 : 1.90, t=0.3,安全系数 : 1.03, t=2,环境影响评价：振动环境、声环境、电磁环境、水环境、大气环境,振动加速度级的输出,资料来源：环境影响评价技术导则(城市轨道交通),振动环境评价：加速度振级结果,振动加速度级的输出,操作步骤： 使用线性或非线性动力分析获得观测点的铅垂向加速度(垂直于结构壁面) 使用midas GTS NX的“转换为dB”功能转