基于ANSYS的框架结构地震分析教程(静力分析+模态分析+反应谱分析+LS-DYNA时程分析)

1/24基于ANSYS的框架结构地震分析教程(静力分析+模态分析+反应谱分析+LS-DYNA时程分析)作者：师访攥写日期：2016-04-21Tel:[phone]QQ:1549221758Email:[e-mail]:phipsi.top0引言本文用一个简单的例子来介绍采用ANSYS开展地震分析（包括静态分析、模态分析、反应谱分析和LS-DYNA时程分析）的一些概念，并给出详细的命令流，希望能够给那些初学者一些启示和帮助。本文命令流在ANSYS15.0下测试通过。本示例模型如下：图1本文例子模型示意图1建模及静力分析梁单元选用BEAM188。其余见命令流：!****************************************************************!----框架结构静力分析----!----Units:SI(m,kg,s)----!----Date:April21,2016----!----作者:师访----2/24!----QQ:1549221758----!----Website:phipsi.top----!****************************************************************!!!****************************************************************!----------------------------初始化------------------------------!****************************************************************finish/clear/FILNAME,ANSYS_Seismic_analysis_Static/Titie,Seismicanalysisoftheframestructure/PREP7!进入前处理器/DSCALE,ALL,10.0!后处理变形缩放系数10倍/eshape,1!显示单元真实形状/UIS,MSGPOP,3!忽略警告信息!****************************************************************!--------------------------设置白色背景--------------------------!****************************************************************/REPLO/RGB,INDEX,100,100,100,0/RGB,INDEX,80,80,80,13/RGB,INDEX,60,60,60,14/RGB,INDEX,0,0,0,15!****************************************************************!-----------------------------编号设置---------------------------!****************************************************************/PNUM,KP,0/PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,0/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,1/PNUM,SECT,1/REPLOT!****************************************************************!-------------------------------参数-----------------------------!****************************************************************mesh_size_HL=0.5!横梁网格划分大小mesh_size_LZ=0.5!立柱网格划分大小mesh_size_LB=0.2!楼板网格划分大小grav_accel=9.8!重力加速度!---3/24L=5.0!长W=5.0!宽Height_1=5.0!第1层标高Height_2=10.0!第2层标高!****************************************************************!--------------------------单元类型设置--------------------------!****************************************************************ET,1,BEAM188!用于模拟框架结构的梁单元SECTYPE,1,BEAM,RECT,,0SECOFFSET,CENTSECDATA,400e-3,400e-3,3,3!400mmx400mm截面梁，立柱(截面号1)SECTYPE,2,BEAM,RECT,,0SECOFFSET,CENTSECDATA,250e-3,400e-3,3,3!250mmx400mm截面梁,横梁(截面号2)!****************************************************************!--------------------------材料参数------------------------------!****************************************************************!1号材料：钢筋混凝土（不区分钢筋和混凝土）MP,DENS,1,2600MP,EX,1,30e9MP,NUXY,1,0.25!****************************************************************!---------------------建立框架结构几何模型-----------------------!****************************************************************!顶视图/VIEW,1,,,1/ANG,1/REP,FAST!%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!初步建立各层关键点!%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!建立地面关键点(关键点编号100+)k,1,0,0,0k,2,L,0,0k,3,L,W,0k,4,0,W,0!复制生成1层关键点kgen,2,1,4,1,,,Height_1,100,1,!复制生成2层关键点kgen,2,1,4,1,,,Height_2,200,1,!%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%&&!生成主立柱的全部线(组集:LiZhu_Main)!%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%allsel4/24NUMSTR,LINE,1*do,i,1,2*do,j,1,4l,(i-1)*100+j,(i-1)*100+j+100*enddo*enddolsel,allCM,LiZhu_Main_LINE,LINE!建立主立柱的线集合(SET)!给立柱划分网格k,9999,1000,0,0!远点lesize,all,mesh_size_LZLATT,1,,1,,9999,,1lmesh,allallsel!%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!横梁建模并划分网格!%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%k,8888,-1,-1,2000!远点NUMSTR,LINE,1001l,101,102l,102,103l,103,104l,104,101l,201,202l,202,203l,203,204l,204,201lsel,s,,,1001,1008,1LATT,1,,1,,8888,,2lesize,all,mesh_size_HLlmesh,all!****************************************************************!-----------------------边界条件设置-------------------------!****************************************************************!斜视图/VIEW,1,0.317,-0.850,0.419/ANG,1,-41.55/REPLOallselNSEL,S,LOC,Z,0D,all,allallselEPLOT5/24!****************************************************************!施加重力加速度!****************************************************************acel,0,0,grav_accel!****************************************************************!进入求解器!****************************************************************/solutionallseltime,1OUTRES,ALL,allsolvesave!----------------------------------------------------------------!进入后处理器/post1!----------------------------------------------------------------/post1allselset,last!---------全部结构的竖向位移云图allselPLNSOL,U,Z,0,1.0图2静力分析-重力作用下的位移云图2模态分析固有频率和模态振型是结构的重要动力特性，对动力荷载下结构的响应分析6/24（反应谱分析）起关键作用，是进行反应谱分析的前提。进行模态计算的本质是求解以下齐次线性方程组：2[K][M]d0(2-1)其中，[K]是系统刚度矩阵；[M]是质量矩阵；是系统固有角频率，2f；d是角频率对应的模态，为时间无关的节点位移向量。齐次线性方程组(2-1)有非零解的条件时其系数矩阵的行列式为0，即：2[K][M]0(2-2)求解上式即可获得系统的固有频率，然后再回代进(2-1)式即可求得频率对应的模态振型。ANSYS提供了多种求解方程(2-2)的方法，主要有：分块Lanczos法、子空间法、PowerDynamics法、缩减法、非对称法等，其中前两种方法应用范围最广。命令流建模部分与静态分析一致，求解部分有所不同：!****************************************************************!----框架结构模态分析----!----Units:SI(m,kg,s)----!----Date:April21,2016----!----作者:师访----!----QQ:1549221758----!----Website:phipsi.top----!****************************************************************!!!****************************************************************!-----------