Ansys-谱分析实例(地震位移谱分析)

二．地震位移谱分析如图所示为一板梁结构，试计算在Y方向地震位移谱作用下的构件响应情况。板梁结构相关参数见下表所示。板梁结构几何参数和材料参数板厚度T/mm梁宽度B/mm梁高度H/mm梁截面面积S/mm2梁惯性矩IZZ/mm4梁惯性矩IYY/mm4弹性模量E/GPa泊松比密度Kg/m3234121692200.37800相应谱频率0.51.02.43.817182032位移1.00.50.80.71.00.70.80.3板梁结构(模型图)进行题目2的分析。第一步是建立实体模型（如图4），并选择梁单元和壳单元模拟梁和板进行求解。建此模型并无特别的难处，只要定义关键点正确，还有就是在建模过程当中注意对全局坐标系的运用，很容易就能做出模型。此题的难点在于对梁和板的分析求解。进行求解，首先进行的就是模态分析，约束好六条梁，就可以进行模态的分析求解了。模态分析后，相应的就进行频谱分析，在输入频率和位移后开始运算求解。此后进行模态扩展分析，最后进行模态合并分析。分析完后，再对结果进行查看。通过命令MainMenuGeneralPostprocListResultsNodalSolution查看节点位移结果、节点等效应力结果（图5）及反作用力结果（图6）。通过图片我们看清晰的看到梁和板的受力情况及变形情况，在板与梁的连接处，板所受的应力最大，这些地方较容易受到破坏，故可考虑对其进行加固。而梁主要是中间两层变形较大，所以在设计时应充分考虑材料的选用及直径的大小。1.指定分析标题1．选取菜单路径UtilityMenu|File|ChangeJobname，将弹出ChangeJobname(修改文件名)对话框。2．在Enternewjobname(输入新文件名)文本框中输入文字“CH”，为本分析实例的数据库文件名。单击对话框中的“OK”按钮，完成文件名的修改。3．选取菜单路径UtilityMenu|File|ChangeTitle，将弹出ChangeTitle(修改标题)对话框。4．在Enternewtitle(输入新标题)文本框中输入文字“responseanalysisofabeam-shellstructure”，为本分析实例的标题名。单击对话框中的“OK”按钮，完成对标题名的指定。2.定义单元类型1．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete，将弹出ElementTypes(单元类型定义)对话框。单击对话框中的“ADD…”按钮，将弹出LibraryofElementTypes(单元类型库)对话框。2．在左边的滚动框中单击“StructuralShell”，选择结构壳单元类型。在右边的滚动框中单击“Elastic4node63”，使其高亮度显示，选择4节点弹性壳单元。在对话框中单击“APPLY”按钮，完成对这种单元的定义。3．接着继续在LibraryofElementTypes(单元类型库)对话框的左边滚动框中单击“StructuralBeam”，在右边的滚动框中单击“3Delastic4”，使其高亮度显示，选择3维弹性梁单元。单击对话框中的“OK”按钮，完成单元定义并关闭LibraryofElementTypes(单元类型库)对话框。单击ElementTypes(单元类型定义)对话框中的“CLOSE“按钮，关闭对话框中，完成单元类型的定义。3.定义单元实常数1．选取菜单途径MainMenu|Preprocessor|RealConstants，将弹出RealConstants(实常数定义)对话框。单击对话框中的“ADD…”按钮，将弹出ElementTypeforRealConstants(选择定义实常数的单元类型)对话框。2．在选择单元类型列表框中，单击“Type1SHELL63”使其高亮度显示，选择第一类单元SHELL63。然后单击该对话框中的“OK”按钮，将弹出RealConstantSetNumber1,forSHELL63(为SHELL63单元定义实常数)对话框。3．在对话框中的ShellthicknessatnodeITK(I)(壳的厚度)文本框中输入2E-3，定义板壳的厚度为2E-3m。4．其余参数保持缺省。单击按钮，关闭RealConstantsSetNumber1，forSHELL63(单元SHELL63的实常数定义)对话框。完成对单元SHELL63实常数的定义。5．重复步骤2的过程，在弹出的ElementTypeforRealConstants(选择定义实常数的单元类型)对话框的列表框中单击“Type2BEAM4”，使其高亮度显示。然后单击按钮，将弹出RealConstantSetNumber2,forBEAM4(为BEAM4单元定义实常数)对话框。6．在对话框中的文本框中分别输入下列数据：AREA为1.2E-5，IZZ和IYY分别为16E-12，9E-12,TKZ和TKY分别为3E-3,4E-3。7．单击“OK”按钮，关闭RealConstantSetNumber2,forBEAM4(为BEAM4单元定义实常数)对话框。单击“CLOSE”按钮，关闭对话框。4.指定材料特性1．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，将弹出DefineMaterialModelBehavior(材料模型定义)对话框。2．依次双击Structural，Linear，Elastic和Isotropic，将弹出1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框。3．在图15.11的EX文本框中输入2.2E11，PRXY文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为2.2E11N/m2，泊松比为0.3。单击“OK”按钮，关闭对话框。4．接着双击Density(见图15.10)，弹出DensityforMaterialNumber1(1号材料密度定义)对话框。5．在DENS文本框中输入7.8E3，设定1号材料密度为7.8E3Kg/m3。单击“OK”按钮，完成密度定义。选取路径Material|Exit，完成对材料模型的定义。6．单击ANSYS6.1的ANSYSToolbar(工具条)上的“SAVE”按钮，保存数据库文件5.建立梁有限元模型1．选取路径路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Keypoints|InActiveCS，将弹出CreateKeypointsinActiveCoordinateSystem(根据坐标创建关键点)对话框。2．在对话框中，输入Keypointnumber(关键点号)为1，X,Y,Z位置分别为0，0，0。可用Tab键在输入区之间移动单击按钮，完成关键点1的定义。3．对下面的关键点及X,Y,Z位置重复这一过程：关键点2：0，0，0.5关键点3：0，0，1.0关键点4：0，0，1.5输入完最后一个关键点后，单击“OK”按钮。图形输出窗口将显示刚创建的各个关键点。4．选取菜单路径UtilityMenu|PlotCtrls|PanZoomRotate，将会弹出ANSYS6.1提供的Pan-Zoom-Rotate(平移-缩放-转动)对话框。5．单击对话框中的“BOT”按钮，改变图形输出窗口中的视图方向，以便看出建立的四个节点的位置。6．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Lines|Lines|Straightline，将弹出CreateStraightLine(创建直线)拾取对话框。7．在图形窗口中单击关键点1、2创建直线L1。然后依次单击关键点2、3和关键点3、4，创建直线L2，L3。8．选取菜单路径UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering，将弹出PlotNumberingControls(序号显示控制)对话框。9．在PlotNumberingControls(序号显示控制)对话框中单击Keypointnumbers关键点序号()、Linenumbers(线的序号)和Areanumbers(面的序号)所对应的复选框，使其变为“On”，然后单击对话框中的“OK”按钮关闭对话框。10．选取菜单路径UtilityMenu|Multi-Plots，对图形输出窗口中的所建几何模型根据前面的设置重新显示。11．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|Meshing|MeshTool，将弹出MeshTool(网格划分工具)对话框。12．单击对话框中的单元属性设置区中的下拉框中的Lines，选定设置对象为线。然后单击右边的“SET”按钮，将弹出线属性设置拾取对话框，单击其中的“PICKALL”按钮。将会弹出LineAttributes(线单元属性设置)对话框。13．单击对话框中的Materialnumber(材料序号)下拉框，Realconstantsetnumber(实常数序号)和Elementtypenumber(单元序号)下拉框，将其分别设置为：Materialnumber为1，Realconstantsetnumber为2，Elementtypenumber为2BEAM4。单击对话框中的“OK”按钮关闭对话框，完成对线单元属性的设置。14．在MeshTool(网格划分工具)对话框中的SizeControls(尺寸控制)区中，单击线单元的“SET”按钮，将弹出ElementSizesonPickedLines(选定线的单元尺寸定义)拾取对话框。单击对话框中的“PICKALL”按钮，将弹出ElementSizesonPickedLines(选定线的单元尺寸)定义对话框。15．在对话框中的No.ofelementdivisions(分割单元数)文本框中输入“6”，定义在选定的每条线上将划分6个单元。单击“OK”按钮关闭对话框，完成对所选线单元尺寸的设置。16．在网格划分工具对话框中，单击Mesh下拉框中的Lines，选定分网对象是线。然后，单击对话框中的“MESH”按钮，将会弹出LinesMesh(对创建的线进行分网)拾取对话框。单击对话框中的“PICKALL”按钮，选定所有创建的线进行分网。17．选取菜单路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Copy|Lines，将弹出CopyLines(线拷贝)拾取对话框。单击对话框中的“PICKALL”按钮，选择所有的线。将弹出CopyLines(线拷贝)对话框。18．在线拷贝对话框中的Y-offsetinactiveCS(在激活坐标系Y方向平移量)文本框中输入“0.5”，Itemstobecopied(拷贝项目)下拉框中选择LinesandMesh，设置拷贝项目为线及其网格。然后单击对话框的“OK”按钮关闭对话框，对选定的线按照设置的值进行拷贝。19．重复操作步20，在弹出的线拷贝对话框中，删掉Y-offsetinactiveCS文本框中的“0.5”，在X-offsetinactiveCS文本框中输入“0.5”。然后单击对话框的“OK”按钮关闭对话框，对选定的线按照设置的值进行拷贝20．选择菜单路径UtilityMenu|Select|Entities，将弹出SelectEntities(实体选择)对话框。21．在对话框中最上面下拉框中单击Lines选项，指定选择对象为线。在接下来的下拉框中单击ByLocation选项，指定选择方式为根据坐标位置。单击“Xcoordinates”单选按钮，并在下面的Min,Max文本框中输入“0.5”，指定选择对象位置为X坐标值为“0.5”的所有对象。单击“FromFull”单选按钮，指定选取范围为全部。然后单击“SELEALL”按钮，再单击“OK”按钮关闭对话框，完成选择操作。22．重复操作步20，在弹出的CopyLines(线拷贝)对话框中单击“OK”按钮，保持其弹出时的缺省值并关闭对话框，对选定的线按照设置的值进行拷贝。23．选择菜单路径Uti