midas Gen边界非线性分析.docx

1、midas Gen边界非线性分析例题5 边界非线性分析例题五.边界非线性分析概要此例题将介绍利用midas Gen进行边界非线性分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。此例题的步骤如下：1. 简介2. 设定操作环境及定义材料和截面3. 用建模助手建立模型4. 建立框架柱5. 楼层复制及生成层数据6. 输入楼面荷载7. 定义边界条件8. 定义结构类型9. 定义质量10. 输入时程分析数据11. 运行时程分析12. 时程分析结果13. 阻尼器算例简介14. 定义阻尼器特性值15. 查看阻尼器算例时程分析结果1.简介本例题介midas Gen进行边界非线性分析的方法。通过两个例题模型来分别说明mid

2、as Gen在进行有隔震器和阻尼器的结构的时程分析过程及结果。（本例题数据仅供参考）图1 分析模型基本数据如下：轴网尺寸：X方向（46），Y方向（6,3,6），单位：m柱：600mm600mm梁：250mm600mm混凝土：C30层高：一五层，3.0m地震波：EI Centro设防烈度：7分析时间：20s2.设定操作环境及定义材料和截面在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面。注：也可以通过程序右下角随时更改单位。1.主菜单选择 文件新项目2.主菜单选择 文件保存：输入文件名并保存3.主菜单选择 工具设置单位体系：长度 m，力 kN图2 定义单位体系4.主菜单选择 特性材料材料特性值添加：定义

3、C30混凝土材料号：1 名称：C30 规范：GB10（RC）混凝土：C30 材料类型：各向同性阻尼比：0.055.主菜单选择 特性截面截面特性值添加： 定义梁、柱截面尺寸 图3 定义材料 图4 定义截面3.用模助手建立模型主菜单选择 模型建模助手基本结构框架输入：添加x左边，距离6，重复4； 添加z左边，距离6，重复1；距离3，重复1；距离6，重复1编辑：Beta角，90度；材料，C30；截面，250600,；生成框架；插入：点 （0,0,0）；Alpha，-90度。插图5 建立平面框架梁4.建立框架柱注：此处柱子高度-3，负号代表沿Z轴负向。生成框架柱的步骤如下：主菜单选择节点和单元单元扩展

4、；扩展类型：节点-线单元 单元类型：梁单元 材料：C30截面：600600 输入柱子高度：dZ=-3在模型窗口中选择生成柱的节点。图6 生成框架柱5.楼层复制及生成层数据文件1.主菜单选择 结构建筑建筑物数据复制层数据：复制次数5；距离3；点击添加在模型窗口中选择要复制的单元2.主菜单选择 结构建筑建筑物数据定义层数据考虑刚性楼板地面高度：点击，如勾选使用地面高度，则程序认定此标高以下为地下室 注：需要输出时程分析层结果的时候，勾选时程分析结果的层反应。图7 生成层数据6.输入楼面荷载1.主菜单选择 荷载荷载类型:静力荷载建立荷载工况静力荷载工况DL：恒荷载 LL：活荷载图8 定义楼面荷载2.

5、主菜单选择荷载荷载类型:静力荷载结构荷载/质量自重荷载工况：DL 自重系数：Z=-1图9 定义自重系数3.菜单选择荷载荷载类型：静力荷载初始荷载/其他：分配楼面荷载定义楼面荷载类型定义各房间荷载：名称：office 荷载工况：DL，LL 楼面荷载：-4，-2 名称：roof 荷载工况：DL，LL 楼面荷载：-6，-0.5注：此处负号代表荷载方向沿Z轴负向。 图10 定义楼面荷载4.主菜单选择荷载荷载类型：静力荷载初始荷载/其他分配楼面荷载分配楼面荷载楼面荷载类型：office 分配模式：双向（或长度）荷载方向：整体坐标系Z 复制楼面荷载：方向Z，距离43同样的方法输入roof屋顶面荷载楼面荷载

6、类型：roof 分配模式：双向（或长度）荷载方向：整体坐标系Z 注：当楼面荷载分配不上时，可检查分配区域内是否有空节点、重复节点、重复单元。图11 分配楼面荷载图12 显示楼面荷载7.定义边界条件1.主菜单选择节点/单元节点移动复制注：此处亦可以通过模型窗口鼠标右键实现：（1）右键节点复制和移动；（2）选择底部节点（Z=-3），（dx,dy,dz）=（0,0,-0.1），点击适用。选择底部节点（Z=-3），（dx,dy,dz）=（0,0,-0.1），点击适用2.主菜单选择 边界连接一般连接一般连接特性值名称：IS01 作用类型：内力 特性值类型：铅芯橡胶支座隔震装置线性特性值：有效刚度：Dx

7、10000000KN/m，Dy 1000 KN/m，Dz1000 KN/m非线性特性值：Dy，Dz：弹性刚度 1000 KN/m，屈服强度100 KN 屈服后刚度与弹性刚度之比 0.02 滞后循环参数 a=0.5，b=0.5注：对于连接单元的Dx方向刚度指连接单元的轴向刚度，Dy、 Dz方向刚度指连接单元的剪切向刚度。 图13 输入一般连接特性3.主菜单选择 边界连接一般连接一般连接名称：IS01 类型：铅芯橡胶支座隔震装置 两点：点取X=0，Y=0，Z=-3和Z=-3.1的两节点 勾选复制一般连接选项，复制轴X，间距46，点击适用图14 布置一般连接4.重复上述步骤，将需要布置支座位置的节点

8、一般连接布置好。5.主菜单选择 边界连接一般支承在模型窗口中选择Z=-3.1嵌固点。图15 输入边界条件8.定义结构类型主菜单选择 结构类型结构类型结构类型：3-D（三维分析） 将结构的自重转换为质量：转换到X、Y（地震作用方向）图16 定义结构类型9.定义质量主菜单选择 荷载静力荷载结构荷载/质量节点质量将荷载转换为质量质量方向：X、Y荷载工况：DL（LL） 组合系数1.0（0.5）图17 定义荷载质量10.输入时程分析数据1.主菜单选择 荷载地震作用时程分析数据：时程荷载函数添加时程函数：时间函数数据类型：无量纲加速度 地震波：选Elcent-h波（或其他波）最大值：0.035g 图18

9、添加时程荷载数据2.主菜单选择 荷载地震作用时程分析数据时程荷载函数荷载工况添加荷载工况名称：SC1结束时间：20s分析时间步长：0.02输出时间步长：2分析类型：非线性分析方法：直接积分法时程类型：瞬态（地震波），当波为谐振函数时选择线性周期。阻尼计算方法：应变能因子图19添加时程荷载工况3.主菜单选择 特性塑性材料组阻尼组阻尼：应变能因子未指定阻尼的单位和边界的阻尼比阻尼比：0.05指定单元和边界的阻尼比：类型：材料 C30阻尼比：0.05 点击“添加”图20 阻尼比定义4.主菜单选择 分析分析控制特征值分析类型：多重Ritz向量法初始荷载工况：地面加速度X、Y、Z； 初始向量数：分别添加

10、3勾选“考虑一般连接的荷载向量”各一般连接的初始向量数量：3图21定义特征值分析控制5.主菜单选择 荷载地震作用时程分析数据时程荷载函数地面地面加速度时程分析荷载工况名称：SC1X-方向时程分析函数：函数名称：Elcent-h系数：1（双向地震的主方向）到达时间： 0s（表示地震波开始作用时间）Y-方向时程分析函数：函数名称：Elcent-h系数：0.85（双向地震的次方向）到达时间：0（表示地震波开始作用时间）Z-方向是时程分析函数：若不考虑竖向地震作用此项可不填水平地面加速度的角度：X、Y两个方向都作用有地震波时，如果输入0度，表示X方向地震波作用于X方向，Y向地震波作用于Y向。如果输入9

11、0度，表示X方向地震波作用于Y方向时，Y向地震波作用于X方向。如果输入30度，表示X方向地震波作用于与X轴承30度方向，Y向地震波作用与与Y轴成30度方向。图22 定义地面加速度11.运行时程分析主菜单选择 分析运行运行分析以上为整个前处理阶段，包括建模、荷载输入、分析选项。12.时程分析结果（与未加隔震支座结果对比）1. 主菜单选择 结果表格结果表格周期与振型图23 周期和振型表格（加隔震支座）图24 周期和振型表格（未加隔震支座）2.主菜单选择 结果时程时程图表/文本层图形层剪力最大值注：（1）周期与振型表格中，提供以下结果，各振型参与质量、振型参与系数、振型方向系数、参与质量。（2）当需

12、要判断模型的某一振型是X、Y向平动还是扭转时，需要综合振型参与质量和阵型方向系数来判定。图25 层数据图形图26 层剪力最大值（加隔震支座）图27 层剪力最大值（未加隔震支座）3.主菜单选择 结果时程时程图表/文本层图形层剪切/倾覆弯矩（by step）图28 层数据图形图29 层剪力步骤输出图形（加隔震支座）图30 层剪力步骤输出图形（未加隔震支座）13.阻尼器算例简介模型基本情况二维框架：只考虑XZ平面内自由度的时程分析层高3m，总高十层材料：钢材 Q345截面：W2794（梁） W36135（柱）13图31 二维框架14.定义阻尼器特性值主1.菜单选择 边界连接一般连接一般连接特性值名称

13、：Damper 作用类型：内力特征值类型：粘弹性消能器非线性特性值：Dx特性值 阻尼类型：Maxwell模型 消能器阻尼：2000 KN 参考速度：1m/sec 阻尼指数：0.5 连接弹簧刚度：1000000 KN/m图32 输入一般连接特性2.主菜单选择边界连接一般连接一般连接名称：Damper类型：粘弹性消能器两点：点取布置阻尼器连接的两个节点图33 布置一般连接3.重复上述步骤，将需要布置阻尼器位置的节点一般连接布置好。图34 阻尼器布置15.查看阻尼器算例时程分析结果1.主菜单中选择 结果结果变形位移等值线 （单位：mm） 图35 位移结果（加阻尼器） 图36 位移结果（未加阻尼器）2.主菜单选择 结果时程时程图表/文本层图形层剪力最大值图37 层剪力最大值（加阻尼器）图38 层剪力最大值（未加阻尼器）