文档介绍：硕士研究生学位课程讲义(2008)
通用有限元程序ANSYS及应用
(七)
主讲: 钱江
结构工程与防灾研究所
Tel:65986113 (B310)
Email: ******@.
二OO八年四月七日
7 April 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
硕士研究生学位课程讲义(2008)
第七讲内容提要
10. ANSYS 动力分析的基本功能及一维单元应用实例
空间框架结构地震响应分析的谱分析法
ANSYS 动力分析的基本功能简介
实体建模及刚性楼板假定的实施
模态分析求解过程(交互式输入及命令流)
谱分析法求解过程(交互式输入及命令流)
瞬态地震响应求解过程
7 April 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
ANSYS 动力分析的基本功能简介
ANSYS 动力分析的基本功能
模态分析
谐响应分析(不做具体介绍)
谱分析
瞬态响应分析
7 April 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
ANSYS 动力分析的基本功能简介(续1)
模态分析
模态分析是所有动力学分析类型的最基础的内容;
模态分析是用来确定结构振动特性的一种技术;
描述结构振动特性的基本要素:
固有频率(自振周期= 1/固有频率)
振型
振型参与系数(特定方向上某个振型在多大程度上参与了振动)
模态分析结果可以直接用于指导结构设计;
根据模态分析结果可以定性知晓结构对各类动力载荷的响应
有助于在其它动力分析中估算求解控制参数(如时间步长)
模态分析只对线性结构成立!
7 April 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
ANSYS 动力分析的基本功能简介(续2)
谐响应分析
确定结构在已知频率的正弦(简谐)激励作用下响应的技术;
荷载必须是已知大小和频率的谐波载荷(力、压力或强迫位移,可以是
同一频率的多种载荷组合,各载荷可以是同相位也可以是不同相位);
谐响应分析结果是与激励同频率的节点谐位移(通常会与激励存在位相
差),以及由节点位移得到的其它导出量,如:应力和应变等;
单位力作用下的谐响应分析结果可以与富氏分析相联系;
事实上,谐响应分析是模态叠加法的计算基础;
谐响应分析结果可以直接用于指导作旋转运动的结构设计;
谐响应分析也只对线性结构成立!
7 April 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
ANSYS 动力分析的基本功能简介(续3)
谱分析
是模态分析的扩展,用于计算结构对地震及其它随机激励的响应;
谱分析计算过程是将模态分析的结果与一个已知的输入谱相联系,计算
结构在该输入谱荷载作用下的响应位移、应力等;
谱分析由下列计算步骤构成:
获得模态解
计算谱解
扩展模态
组合各模态解
谱分析也只对线性结构成立!
7 April 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
ANSYS 动力分析的基本功能简介(续4)
瞬态响应分析
是一种确定随时间变化载荷作用下结构响应的计算技术;
瞬态响应分析的三种求解方法:
完整矩阵法(Full)
缩减矩阵法(Reduced)
模态叠加法(Mode Superposition)
模态叠加法只对线性结构成立;缩减矩阵法仅允许结构中存在简单的点
点接触形式的非线性;完整矩阵法允许在分析中包括各种类型非线性,
如:几何大变形、接触、塑性等,但对硬件资源要求较高
本次课重点介绍完整矩阵法
由于荷载的瞬变特性,交互式操作是不现实的!
7 April 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
实体建模及刚性楼板假定的实施
分析目的:地震作用下结构的线弹性动力响应分析
模型规划:梁、柱均采用 BEAM4 单元、楼板采用 SHELL63
建立属性表: 单元类别: E1, BEAM4, ! 框架柱单元
E2, BEAM4, ! 外环梁单元
E3, BEAM4, ! 楼面梁单元
E4, SHELL63, ! 楼面板单元
材料属性: M1, ! C30 混凝土
M2, ! 型钢
单元实参数:R1, E1, BEAM4, ! 框架柱单元
R2, E2, BEAM4, ! 外环梁单元
R3, E3, BEAM4, ! 楼面梁单元
R4, E4, SHELL63, ! 楼面板单元
参照讲义第3章交互式建模或执行命令流文件生成框架结构。
7 April 2008
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通用有限元程序ANSYS及应用
实体建模及刚性楼板假定的实施(续1)
实施刚性楼板假定的