ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例.docx

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ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例

ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例

ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例（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，所有振型的阻尼比为2%，在3m高处有一集中质量160kg，在6m、9m、12m处分别有120kg的集中质量。

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：

本例建模过程使用CAE；

添加反应谱必须在inp中加关键词实现，CAE不支持反应谱；

*Spectrum不可以在keywordeditor中添加，keywordeditor不支持此关键词读入。

ABAQUS的反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便的多。

操作过程为：

（1）打开ABAQUS/CAE，点击createmodeldatabase。

（2）进入Part模块，点击createpart，命名为column，3D、deformation、wire。

continue

（3）Createlines

，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，creatematerial，name：

steel，general-->>density，massdensity：

7800

mechanical-->>elasticity-->>elastic，young‘smodulus：

2.1e11，poisson’sratio：

0.3.

（5）Createsection，name：

Section-1，category：

beam，type：

beam,

Continue

createprofile,name:

Profile-1,shape:

I,

按图1尺寸输入界面尺寸，ok。

在profilename选择I，materialname选择steel。

Ok

（6）Assignsection，选择全部，done，弹出的对话框选择section：

Section-1，ok。

（7）Assignbeamorientation

，选择全部，默认值确定。

（8）View-->>partdisplayoptions，在弹出的对话框里勾选，renderbeamprofiles，以可视化梁截面形状。

（9）添加集中质量，Special-->>inertia-->>create，name：

mass1，type：

pointmass/inertia，

continue，选择（0，3）位置点

done，mass：

160，ok。

create，name：

mass2，type：

pointmass/inertia，continue，选择0，6；0，9；0，12位置点（按shift多选），done，mass：

120，ok，dismiss。

（10）Assembly-->>instancepart，instancetype选dependent（meshonpart），ok。

（11）Step-->>createstep，name：

step-1，proceduretype选freqency，continue

在basic选项卡中，eigensolver选择频率提取方法，本例选用lanczos法，numberofeigenvaluesrequest，选value，输入10.ok。

再createstep，createstep，name：

step-2，proceduretype选responsespectrum，continue

在basic选项卡中，excitations选择单向singledirection，sumations选择squarerootofthesumofsquares（SRSS）法，useresponsespectrum：

sp（反应谱的name，后面再inp中添加），方向余弦（0，0，1），scalefactor：

1.

进入damping选项卡，阻尼使用直接模态（directmodal），勾选directdampingdata，startmode：

1，endmode：

8，criticaldampingfraction：

0.02.ok。

（12）进入load模块，Load-->>createboundarycondition，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seededgebynumber，选择所有杆，done，输入3，done

点assignelementtype

，选择全部杆，done，默认B31，ok。

点meshpart，yes。

（14）进入job模块，name：

demo-spc，source：

model，continue，默认，ok。

进入jobmanager，点击writeinput，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（或其他类似软件）打开demo-spc.inp，*Boundary关键词的后面加如下根据问题叙述确定的反应谱：

*Spectrum,type=acceleration,name=sp

0.1543,0.167,0

0.1915,0.25,0

0.2102,0.333,0

0.2241,0.444,0

0.25,0.5,0

0.3295,0.667,0

0.4843,1,0

0.5987,1.25,0

0.7868,1.667,0

1.0342,2.222,0

1.0342,10,0

0.3528,10000,0

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，createjob，name：

spc，source选择inputfile，inputfileselect：

工作目录下的demo-spc.inp，continue

默认，ok，进入jobmanager，选择spc，submit，计算成功！

Frequencymustbeincreasingcontinuouslyinaspectrumdefinition

（17）点击results进入后处理模块，可以看到最大位移为3.159cm，这与陆新征博士讲解的ansys结果3.1611cm基本一致。

可以查看工作目录下的spc.dat文件查看详细的频率和模态分析结果。

第二部分：

时程分析

（1）进入step模块，删除原step1、step2。

建立step1（staticgeneral），用于施加重力

（2）将step1结果作为动态分析的初始状态，timeperiod设置为1e-10（很短时间）。

建立step2（dynamicimplicit），进行动力时程分析

timeperiod设置为20（施加的加速度记录共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-stepresidualtolerance：

100（控制automatic求解精度的值，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StepManager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，用于观察顶端节点的反应情况），同样的方法，底端节点设置为set-2

在output中设置需要输出结果，在edithistoryoutputrequest将domain改为set，选择set1，在displacement里面选择U。

output-->>historyoutputrequest-->>manager-->>edit

CreatH-Output-2，选择set-2，同上

（3）进入property模块，materialeditor-->>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，boundaryconditionmanager，将fix在step2的propagated改为inactive（点击deactivate）

create一个新的边界条件（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/angularacceleration,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，continue

timespan：

totaltime从excel文件ac5复制时间和加速度至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，Createjob，submit。

点击result

（5）result->historyoutput—>SpecialDisplacement:

U1atNode1inNSETSET—2

和U1atNode5inNSETSET—1（同时按住SHIFT键可同时选择）—>plot

（6）点击左“XYData”前的加号

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做出相对位移的时程曲线。

注：

原例中时程曲线如下

本算法得到的曲线如下图