桥梁特征值分析.docx

1、桥梁特征值分析概要对如下图量端铰支的圆管运行特征值分析。材料弹性模量：30 106 psi截面截面面积(Area)0.31416 in 2截面惯性矩(I yy)0.15708 in 4半径(radius)1.00 in厚度(thickness)0.05 in重力加速度(g)1.0 in/sec 214.特征值分析两端铰支的简支梁圆管截面图14.1 分析模型设定基本环境本例题使用的圆管模型材料有密度 （y ）为7.764 10-4 lbf sec2/in 4的Model 1和密度（丫）为15.528 10-4 lbf sec7in 4的Model 2两种。查看在密度不同时的自振频率。打开新文件以

2、特征值分析l.mgb为名存档文件/ 新文件文件/ -保存（特征值分析1 ）设定单位体系。工具/单位体系长度 in ; 力 lbf图14.2 设定单位体系设定结构类型为X-Z平面。设定自重自动转换成节点质量。模型/结构类型转换到Z捕捉点（关）, m正面结构类型 X-Z平面 将结构的自重转换为质量 重力加速度（1 ） .点格（关）, 捉轴线（关）,凶C 3-D 旨 平fi r C 平面 C 釣束RI箱结构R自重转换尙處星厂不转仙 r T z r皆换到乳Y 席协始温度 p nir隹蕾龙昱茅中-搐梁顶标崗与楼育祐薔cr-Y斗面伪弃厂在圉齐显示中*将杭顶吁磯面标高以-平面馬齐确认 I 取消图14.3 设

3、定结构类型定义材料以及截面输入材料和截面。用户定义的类型和数值类型输入数据。模型/材料和截面特性/丄材料一般 名称(材料)；设计类型 用户定义用户定义 规范 无分析数据 弹性模量(3.0E+7 )重力加速度为1.0 in/sec 2,在容重 输入栏里输入密度也 无妨。容重(0.0007764 )模型/材料和截面特性/ 截面数值名称(截面)；截面形状 管型截面尺寸 D ( 2.05 ) ; t w ( 0.05 )截面特性值 面积(0.31416 ) ; I yy ( 0.15708 ) .I-tt科户寥自曲上2-flsnintUFd.i5iinIL1I4IJ:|辟戡I特包伯耳1輛刮 7 ;-T

4、I 疔：-|图14.4 定义材料图14.5 定义截面建立节点和单元利用建立节点的复制功能输入节点,再用建立单元功能连接各节点建立线单元。模型/节点/ U建立节点2J节点号复制 复制次数（20 ）坐标系(x, y, z) ( 0, 0, 0 )距离(dx, dy, dz) ( 5, 0, 0 )匸玄D tU3L Uil 招事占4城 s?52 空 Ifcz ：耳 fihbi|Ell X 2：口 i ! j|gT理X； 比界鼻型|皿2 1転 Jtr 3A厂 3 虚SWA 图14.6建立节点模型/单元/ Q建立单元单元类型 一般梁/变截面梁材料 1 :材料； 截面 1 :截面I交叉分割 节点（开）,单

5、元（开）； 连接节点（1,21 ）晕士 添加； 支承条件类型 Dx, Dz （开）.图14.8 输入支承条件输入分析条件输入特征值分析控制数据分析/特征值分析控制频率数量（6 ）特征值控制参数 迭代次数（20 ）子空间大小（0 ）; 收敛误差（1e-006 ） .运行结构分析图14.9 设定特征值分析条件运行特征值分析。U节点号（关）分析/列运行分析查看分析结果利用表格的形式查看特征值分析结果。自振频率指结构在不受外力和阻尼作用的状态下由结构的刚度和质量发生的自由振动的 频率。这是结构的特征动态特性，是判断结构动态效应的指标。结果/分析结果表格/周期与振型/自振模态图14.10 特征值分析结果

6、对话框查看模态形状查看对模态1的模态形状和自振频率。模型窗口 （图14.10 ）结果/知周期与振型荷载工况（模态号）（模态1 ）; 模态成分（Md-XZ ）显示类型 图例（开）.振型.振型形状放大系数 （1.5 ） .SbidaS/UitiI f熱久3 -汕注r“：Lil芋班绘购力宰、讽 常杞材分任桶甘tfil rTlft 口和文件QJ辎IQ诅司叩 m fl： 0筆3分靳1EXIS） iftktfflj硯式叩 畫4l工Jt（p亩口叩 怖助QPD Q 2Q4 _ 1 Q 鸟霑 叶冷晃占伸Ikml x啬匠-” 痕faSfls i .|帀配工说用陪创 omwo扳型郦曲我嘉數r三旳酣才程三WWM换【1

7、5000001SCETrFNO 忡 i L适用于世揺确认时I 聃认 I驭消怜S 日代朝门工!*!；1IFT 厂申U; 0.Q.0 Gc CL 0, 0】制 * ： r t t bw | z： Dim同时查看多模态形状。结果/阴周期与振型显示类型 图例（关）多模态 选择类型 （垂直排列） .靈律 i4： 細晴粗出習養2 W4） 寂申寧艺 Mi! IJ It! IQll *4! iji 2* aii F 址#/尸島第4耳叶冷弍小胡 也僅图14.12 16 次模态形状建立模型2设定基本环境利用另存为功能把新文件以特征值分析2.mgb 为名存档文件/另存为（特征值分析2 ）.关闭除模型窗口以外的工作窗

8、创自动对齐变更材料在材料输入栏上容重变更为 0.0007764 * 2用鼠标选择材料，点 击详s I。模型/材料和截面特性/材料材料号 （图14.13） |坯如分析数据 容重（0.0007764 X 2 ） .图14.14变更材料数据运行结构分析运行特征值分析。分析/兰！运行分析查看分析结果查看模态形状结果/ 周期与振型模态成分 (Md-XZ)多模态 选择模态 (垂直排列)员 EQMS/CEl 1-1. 1 小労理簡鞫力勺翳证ifi卄！fiAI4轲孤AT卄肝FlErfiJJ Mq：i 険田型 1U：i 另新叩福長曲iQ) JftAV：i lAQi 肓口 D Q； Q 冴出F 1 /八泊 虽Q打

9、：r点川紳吐麼 x*冊 a* rl住 1 二$ 三心塞田科田題因丿比民対绥 A十醤爭r fi aG.归.5,匕皿昌曲力？?mti nus 阴 13 skbshiit aMruE ftitm. awucd tm t a r：cj图14.15 模型2模态形状|jUUjk!t44i!T7JH6厂U：42.0,心0177H査店il新FL1图14.15 模型2模态形状比较分析结果根据模型1和模型2的特征值分析结果查看对质量变化时的自振频率的变化模态模型1模型2精确值分析结果1stmode21.833521.83315.43862 ndmode87.333387.333361.75393rdmode196

10、.4941196.4941138.94234thmode349.2940349.2940246.98815thmode545.6702545.6702385.84716thmode785.4762785.4762555.4155单位：Hz模型2的质量是模型1的两倍。模型2的自振频率降到模型 1的1/、2 ( - 0.707)。可以看岀结构的特征值与质量的根号值成反比。特征值分析是求结构固有的自振频率和模态形状的分析方法。特征值分析运用于风荷载 和地震荷载的计算，在运行时程分析、反应谱分析前必须运行的分析步骤。习题1.在与例题中的模型2相同的条件下，弹性模量改为60 106 psi ,再比较特征值分析后的 结果。