ansys谱分析实例地震位移谱分析.pdf
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1、 ansys 谱分析实例地震位移谱分析 The pony was revised in January 2021 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/m3 2 3 4 12 16 9 220 7800 相应谱 频率 17 18 20 32 位移 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)
2、,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 Main MenuGeneral PostprocList ResultsNodal Solution 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
3、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Utility Menu|File|Change Jobname,将弹出Change Jobname(修改文件名)对话框。2在Enter new jobname(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Utility Menu|File|Change Title,将弹出Change Ti
4、tle(修改标题)对话框。4在Enter new title(输入新标题)文本框中输入文字“response analysis of a beam-shell structure”,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Main Menu|Preprocessor|Element Type|Add/Edit/Delete,将弹出Element Types(单元类型定义)对话框。单击对话框中的“ADD”按钮,将弹出Library of Element Types(单元类型库)对话框。2在左边的滚动框中单击“Structural Sh
5、ell”,选择结构壳单元类型。在右边的滚动框中单击“Elastic 4node 63”,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Library of Element Types(单元类型库)对话框的左边滚动框中单击“Structural Beam”,在右边的滚动框中单击“3D elastic 4”,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Library of Element Types(单元类型库)对话框。单击Element Types(单元类型定义)对话框中的“CLOSE“按钮,关
6、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Main Menu|Preprocessor|Real Constants,将弹出Real Constants(实常数定义)对话框。单击对话框中的“ADD”按钮,将弹出Element Type for Real Constants(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“Type 1 SHELL63”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Real Constant Set Number1,for SHELL63(为SHELL63 单元定义实常数)对话框。3
7、在对话框中的Shell thickness at node I TK(I)(壳的厚度)文本框中输入2E-3,定义板壳的厚度为2E-3 m。4其余参数保持缺省。单击按钮,关闭Real Constants Set Number 1,for SHELL63(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Element Type for Real Constants(选择定义实常数的单元类型)对话框的列表框中单击“Type 2 BEAM4”,使其高亮度显示。然后单击按钮,将弹出Real Constant Set Number 2,for
8、 BEAM4(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,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Real Constant Set Number 2,for BEAM4(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Main Menu|Preprocessor|Material Props|Material Models,将弹出Define Material Model Behavior(材料模型定义)对话框。2
9、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 的EX文本框中输入,PRXY文本框中输入。定义材料的弹性模量为 N/m2,泊松比为。单击“OK”按钮,关闭对话框。4接着双击Density(见图,弹出Density for Material Number 1(1 号材料密度定义)对话框。5在DENS文本框中输入,设定1 号材料密度为3 Kgm3。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 的ANSYS Toolbar(工具条)上的“SAV
10、E”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Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Keypoints|In Active CS,将弹出Create Keypoints in Active Coordinate System(根据坐标创建关键点)对话框。2在对话框中,输入Keypoint number(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,关键点3:0,0,关键点4:0,0,输入完最后一个关键点后,单
11、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Utility Menu|PlotCtrls|Pan ZoomRotate,将会弹出 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Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Lines|Lines|Straightline,将弹出Create Straight Line(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
12、点3、4,创建直线L2,L3。8选取菜单路径Utility Menu|PlotCtrls|Numbering,将弹出Plot Numbering Controls(序号显示控制)对话框。9在Plot Numbering Controls(序号显示控制)对话框中单击Keypoint numbers 关键点序号()、Line numbers(线的序号)和Area numbers(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Utility Menu|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
13、Main Menu|Preprocessor|Meshing|MeshTool,将弹出Mesh Tool(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“PICK ALL”按钮。将会弹出Line Attributes(线单元属性设置)对话框。13单击对话框中的Material number(材料序号)下拉框,Real constant set number(实常数序号)和Element type number(单元序号)下拉框,将其分别设置为:Material number
14、为1,Real constant set number 为2,Element type number 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Mesh Tool(网格划分工具)对话框中的Size Controls(尺寸控制)区中,单击线单元的“SET”按钮,将弹出Element Sizes on Picked Lines(选定线的单元尺寸定义)拾取对话框。单击对话框中的“PICK ALL”按钮,将弹出Element Sizes on Picked Lines(选定线的单元尺寸)定义对话框。15在对话框中的No.of element divisions
15、(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Lines Mesh(对创建的线进行分网)拾取对话框。单击对话框中的“PICK ALL”按钮,选定所有创建的线进行分网。17选取菜单路径Main Menu|Preprocessor|Modeling|Copy|Lines,将弹出CopyLines(线拷贝)拾取对话框。单击对话框中的“PICK ALL”按钮,选择所有的线。将弹出Copy Lin
16、es(线拷贝)对话框。18在线拷贝对话框中的Y-offset in active CS(在激活坐标系Y 方向平移量)文本框中输入“0.5”,Items to be copied(拷贝项目)下拉框中选择Lines and Mesh,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-offset in active CS文本框中的“0.5”,在X-offset in active CS 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U
17、tility Menu|Select|Entities,将弹出Select Entities(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By Location选项,指定选择方式为根据坐标位置。单击“X coordinates”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“From Full”单选按钮,指定选取范围为全部。然后单击“SELE ALL”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Copy Lines(线拷贝)对话
18、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Utility Menu|Select|Everything,选择模型中的所有元素。24选择菜单路径Utility Menu|Plot|Replot,对建立好的所有单元进行显示。6.建立板壳有限元模型 1选取菜单路径Utility Menu|PlotCtrls|Numbering,在弹出的Plot Numbering Controls(序号显示控制)对话框中,单击Line numbers(线的序号)和Area numbers(面的序号)所对应的复选框,使其变为“Off”。然后单击Elem/A
19、ttrib numbering 下拉框中的No numbering选项,不显示任何单元序号。仅保留Keypoint numbers(关键点序号)的设置为“On”。最后单击对话框中的“OK”按钮关闭对话框。2选取菜单路径Utility Menu|PlotCtrls|Viewing Direction,将会弹出 提供的Viewing Direction(观察方向)对话框。3在对话框中的XV,YV,ZV Coords of view point(观察点坐标值)文本框中分别输入:、1,指定观察点的坐标。在Coord axis orientation(坐标轴方向)下拉框中单击“X-axis down”。
20、然后单击对话框中的按钮“OK”关闭对话框。4选取菜单路径Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Arbitrary|Through KPs,将弹出Create Area thru KPs(通过关键点创建面)拾取对话框。在图形窗口中依次单击关键点:2,6,14 和10,然后单击拾取对话框中的“OK”按钮关闭对话框。将会通过关键点2,6,14 和10 创建一个面。5选取菜单路径Main Menu|Preprocessor|Meshing|MeshTool,将弹出Mesh Tool(网格划分工具)对话框。6单击对话框中Element Attributes(单元属
21、性)下拉框中的“Global”,然后单击下拉框右边的“SET”按钮,将弹出单元属性设置对话框。7单击对话框中的 Element type number(单元类型序号)、Material number(材料序号)下拉框、Real constant set number(实常数序号)下拉框和 Element coordinate sys(单元坐标系),将其分别设置为:Element type number 为“1 SHELL63”,Material number 为“1”,Real constant set number 为“1”,Element coordinate sys 为“0”。然后单击对
22、话框中的“OK”按钮关闭对话框,完成对单元属性的设置。8选取菜单路径 Utility Menu|Select|Everything Below|Selected Areas,对创建的面以及面上的线、点进行选择,作为显示和操作对象。9在 Mesh Tool(网格划分工具)对话框中的 Size Controls(尺寸控制)区中,单击线单元的“SET”按钮,将弹出 Element Sizes on Picked Lines(选定线的单元尺寸定义)拾取对话框,单击对话框中的“PICK ALL”按钮。将弹出 Element Sizes on Picked Lines(选定线的单元尺寸)。10在对话框中的
23、No.of element divisions(单元分割数)文本框中输入“5”,然后单击“OK”按钮关闭对话框,完成对面上各边的分网设置。11在网格划分工具对话框中,单击Mesh 下拉框中的“Areas”,选定分网对象是面。单击Shape(形状控制)设置选项:Quad 单选按钮和Free 单选按钮。然后,单击对话框中的“MESH”按钮,将会弹出Areas Mesh(对选定的面进行分网)拾取对话框。单击对话框中的“PICK ALL”按钮,选定所有创建的面进行分网。单击对话框中的“CLOSE”按钮,关闭对话框。13选取菜单路径Utility Menu|Select|Everything,选择所有创
24、建的模型作为操作对 象。14选取菜单路径Utility Menu|Plot|Replot,将所有建立的模型在图形窗口中重新显 示。15选取菜单路径Main Menu|Preprocessor|Modeling|Copy|Areas,将弹出CopyAreas(面拷贝)拾取对话框。单击对话框中的“PICK ALL”按钮,选择所有的面。将弹出Copy Areas(面拷贝)对话框。16在面拷贝对话框中的X-offset in active CS(激活坐标系X 方向平移量)文本框中输“0.5”,Items to be copied(拷贝项目)下拉框中选择Areas and Mesh,设置拷贝项目为面及其
25、网格。然后单击对话框的“OK”按钮关闭对话框,对选定的面按照设置的值进行拷贝。将完成的一层板壳有限元模型的建立。17重复操作步15,在弹出的面拷贝对话框中的Number of copies(拷贝份数)文本框中输入“3”。删除X-offset in active CS(激活坐标系X 方向平移量)文本框中的“0.5”,然后在Z-offset in active CS(激活坐标系Z 方向平移量)文本框中输入“0.5”。单击对话框的“OK”按钮关闭对话框,对选定的面按照设置的值进行拷贝。将完成的二、三层板壳有限元模型的建立。18选取菜单路径Utility Menu|Plot|Multi-Plots,将
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- ansys 谱分析 实例 地震 位移
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