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，山类场地,
卓越周期Tg=0.45s。
120k-
第一部分：
反应谱法
几点说明:
本例建模过程使用
图1计算对象
CAE；
*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
■CreateFart
Hanw；c«luntil
ModelingSjace
◎3D02TPlanarOAjiisjTnmetric
Typft
Options
（5）Deforfliable
Discreteri韦id0血41亦诅tigiAOEulerian
Noneavailable
BaseFeature
Os皿4
QShell
OFoint
Planar
ApprsxLUite
Cflntimue...
（3）Createlines
，在
「EIXjPicka£tarpointfortheenter£Y：
分别输入0,0回车；0,3回车；0,6回车；0,9回车；0,12回车。
massdensity7800
■
Hame：
steel
Density
Delete
GeneralHectianicalThermalOther
Density
IIUs*Ia[i>fara.ture-d«p«nd4ntdata
Nwnlsroffieldvariables；
Eata
■"SDcnsily
i.jvaoa
OK
mechanical-->>elasticity-->>elastic
[Canctl]
young‘smodulus:
2.1e11,poisson's
ratio:
0.3.
■Editlaterial
甌terialBehaviori
Deiisity
Elastic
timescale（forviscoelasticity）.Long—term
IIMocomprtssion
IIteiisi^n
Data
5
Iodolas
2Iftll
Poi^SDA^S
t耻jt.io
0~3
OK
[Cancel]
name:
Section-1,category:
beam,type:
beam,
（5）Createsection
Continue
createprofile,name:
Profile-1,shape:
l.
■:
邃昏
Type：
Beaon
Section
1ntegrationr
G』Duringanalysi
Prafile
name：
Frofili
ships'
7
p讎
[匚ra盘te..■]i
•Hame:
Profile-1
StiffnasE
Fluidliterti«
Shape
V[匚raata.,■
Sect!
onFoissonzratio：
0
TemperatureTariitiort：
（3）LineSTBygridients
QInterpfll^tedfror>temperaturepoints
i£qi[
!
Fire
I
Circular
Ra吐ugolar
I
I
Tr^psriiifil
IL
I
T
Arbitrary
I
[G-enarallieJ.
ICantiiuie.■■][C蚯c&l
OE
（Cancel]
■EditProfile
Fane-Frc£il*-1
在profilename选择I,materialname选择steel。
Ok
■EditDea*Section
Ham^：
£euti©nT
Type：
B«ani
Stctifciiid电詐atioci；'®Duringui辽yiisOE*f*re畅aJyaii
Ft血ilestaperI\c
Sectionfoissor/sratioZ-C
Twip^rfcVurtvari*tion：
Linearty歹aii电nts
QInterppl・t*dfr^mt^mp«ratiur4points
[Cane*]
（6）Assignsection，选择全部，done，弹出的对话框选择section:
Section-1
ok。
■Edit
R«giOIL
E&gifin.
Sect!
on
Mote；ListcQjitaiiisonJysectjpusapjlLcaljlatotheselectedregipnE.
Haterielsttel
{Caiigel]
（7）
Assignbeamorientation
I
，选择全部，默认值确定。
（8）
View-->>partdisplayoptions
，在弹出的对话框里勾选，renderbeam
profiles,
以可视化梁截面形状。
■PartDisplayOptions
RenderStyle
O爭i住frameOHidden（V）Shaded
Getimetry
叼Eh口wlodgesin寸reciderstyle冈SEowEiltoueltetdges
OHighlightonlyvisiblcantiti»e
Facetii纳ligMirt百：
|5tij）pLiTigv
Curverefinement：
ICoarsa
Idle：
Th亡refinementsetting*111be^pliedonlytothecurrentpart.
□Showreferencerepresentation
Nash
Show:
iHkteriored-^es|
回Show屯inshidedreniei*style
I~~IHi畑igMonlyvisibl«tntilits
Oshellttuclmezs
OK]L帥』lyI[Def包nils][CaaceL]
mass/inertia
（9）添加集中质量，Special-->>inertia-->>create
name:
massl,type:
point
continue，选择（0,3）位置点
done,mass:
160,ok。
■EditInertia
Keelon：
（fLtkeiJ
IMiigniEaftping|
Mass:
［伯5
RotaryIiker+i.a.
OSpecifyoff-diagoTialterms
ILU
12Z:
133：
I■
CSYS:
（Global）［跖JJ［丄，匚1■电直I直…j
lote：
ValuesnfillIvappliedp«rpoint.
OE
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。
ok。
name:
step-1,proceduretype选freqency,continue
（11）Step-->>createstep
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。
■EditStpp
Kame:
Step^l
TyphFrequtncy
Basic]Other
Description,frtquftncyanalysisofcolumn
Nl^cQm:
Off
ELgezisalver'@LaneiQsOSuBspace0AMS
NumberofeigeTivttluesrequested：
Allinfrequencyrw£«
®Value：
:
10
MaxinufhnumbarofblockLuiczokst«pi：
@D^f^ultOV^lin：
[~|UseSlfi-baiedlineartiynamicsproced'ires
[Cancelj
I~1IikcludorQS±m4J4-5
[OjJ
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square
rootofthesumofsquares（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.
r
■Edit5tep
Same：
2讥旷£
Typ«：
Risponssip«clru（n
0
T:
0
1
:
0.02.ok。
Useresponsespectrum：
sp
.-^econ-jd;rec■.ior.「,•.-„
DirectionCQSin«?
.K；
?
hirdd:
re：
t■打匸r
Scalefactor：
何
□K
：
［Cancelj
进入damping选项卡，阻尼使用直接模态（directmodal），勾选directdamping
data,startmode:
1,endmode:
8,criticaldampingfraction
■EditStpp
Marne:
Step-Z
Typ«;RtEponieip«ctrivn
IBasicDampinf|
fydsiiipiik^wvcii血of：
=q^iieiiciei
MCreateBoimdary
Kam*:
£ix«d
Step:
Initial
OOther
displacementvielccjtyacccl«ra.tion
Continue..
匚ait住1]
选择0,0点，done，勾选u1~ur3所有6个自由度。
Ok。
■EditIQoundaryCondition
N劭4；
Type：
D1spLacement/E.^tat
Slap:
Initi«!
Kegiori：
CFicked）
CSIE:
（Global）|EditJ
1g
0也回協
0旳
0imi
回叱
0邂
ThftdigpLax酗电ntv&luewilllafh&int9.ine4msubsesttjs.
OK
（13）进入
mesh模块，object选择part,点seededgebynumber，选择所有杆，
BtiitConstraints
-El^.s
O助5de®SoneOO贏讪L直
®mimber
SizingCanLfols
Huiubtrofelements：
2屮"Cre*t]on
[~1CreatewithTtane:
EdgeSeeJs-l
□K][Apply][Jef鱼alts][匚aiic&l]
点assignelementtype
，选择全部杆，done，默认B31,ok。
点meshpart,
yes。
文件。
进入jobmanager，点击writeinput，在工作目录生成demo-spc.inp
（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=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。
玖今画J已閘・mi翼或ai社畛T-gj,赴a迢用ijTms号n屯
保存。
（16）进入job模块，createjob,name:
spc,source选择inputfile,nputfileselect
■CzeateJob
Source：
iTiputfilev
LContinuE一亠.」[CaneeI]
默认，ok，进入jobmanager，选择spc,submit，计算成功!
Frequencymustbeincreasingcontinuouslyinaspectrumdefinition
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
■CreateStep
（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）。
■EditStep
Name：
Step—1
Basic
Typt：
Static丿Gvittral
IiuzrementaiionIIOtherI
Description：
Timeperiod：
|le-lQ
◎Qhisstttinccontrolsth«inclufiQiiofRQulinvurafftcti
0nfIhtEpdiacAmPTht^幷nxi<7+pp^）
cstabilization：
None
IIIncludsaditibfttichfalin專affects
[Cancel]
建立step2（dynamicimplicit），进行动力时程分析
X，
■CrsafteStep
Husc：
Step-£
Insert¥tewstepaft^r
Hni11al
Proced.Tir&type：
General
Coupledtemp*di3placement
Directcyclic
Soils
Static,General
Static,Bik:
Visea
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-stepresidualtoleranee
:
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！
）。
Hame：
Step-2
Typ#：
Tlynftftic,Implicit
Incremei-tzizeZ0.□£
H松cirvimincr电iiEt：
OAnilysiiappLic&ti&n
D.02
Hslf-increneiitEtiidual
□Supirasscalculation
Vote：
Hayh«automaticallysuppressedapplicationisnotsettotransientfid«lity
OAnalysisproductdefault
TolO'peci£yscalefactor：
Specifyvalue：
103I
[CanceJ.]
另外，将非线性开关打开：
在StePManager对话框中点击NIgeom
■EditNlgeoB
origuorithmikonlintu-tftectaof
1argiuiJdispliceirfnts
£*ep
Initial
Step-l
Stftp-2
M/A
s
0
OK
（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
■CreateSet
:
IbSBI
Type
®GeometryO'HodtOEL电ni«it
Vaf&iiLg：
Falivsnod*gd©Igmant
wi11invslidalsd
ifthemtah
IContiivu■电...][Cancel
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。
■I'HifftoryOutputRequests■onager
fu«
H—n-ntput-1
Stej-1
St*p-2
Propagat&i
Slipprocedure:
Static』G«iL*ril
Variiblts：
c+eiJefaiiltfi
Status；Create!
inthisstep
卜□Contact
►0Energy
►oFailurc/Fracture
卜□Thermal
►QElectrical
►OVolune/Thickneis/Coorlinates
卜IIMasscenterkixtemalics
II。
叭patrtt^r
（Jutputatshell』l>eam_,andlayeredsectionpoints：
©UsedefiultsOSpecify：
|
1QE
[lautal）
CreatH-Output-2，选择set-2，同上
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。
Xl
■EditKatorial
Name：
steel
d.Bihayiors
1Damping1
Density
Elastic
1|P心tv]
Dunpiikg
0.01
Covpp"te；
StructTiral:
[Cancel]
，将fix在step2的propagated
（3）进入load模块，boundaryconditionmanager
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）
■CreateBoundaryCondition
Vel0city/Ang^arvelocity
Accalerat1911/Angular4ccelaratioRConnectionii电nt
XFelodity
utl
CoimectOT
Coiuiectir
Cancel
[ConHinig...I
■JEditBoundaryCondition
Name;
BC-2
Ty严；
Displa匚ement/Rotation
Step;
Step-2（SnarmiGIrnplidt）
Region;
（Picked）[EditRegion,,h
Method;SpecifyConstr日irrts
@U2;
□U3;
Notfr：
Thedisplaceme-rrtvaluewillhe
maintainedinsubsequentstep5.
再create一个边界条件（在step2）,ype为acceleration/angularacceleration,continue
■CreateBoundaryCondition
oother
'Coimectoflisplacementvelocity
ChTiIiftCtOFiVLtiOik
匚ancel
ContiiHie...
选择基底节点，勾选A1，输入1（加速度记录单位m/s^2）,
可EditBoundaryC
升级会员 