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ABAQUS瑞利阻尼.pdf

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ABAQUS瑞利阻尼.pdf

上传人:3144187108 2022/11/23 文件大小:1021 KB

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ABAQUS瑞利阻尼.pdf

文档介绍

文档介绍:该【ABAQUS瑞利阻尼 】是由【3144187108】上传分享,文档一共【22】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【ABAQUS瑞利阻尼 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:.
关于ABAQUS中的质量比例阻尼
总结论:
ABAQUS中的质量比例阻尼是和绝对速度有关的,即质量比例
阻尼产生的阻尼力由绝对速度引起。以阻尼系数表达的阻尼,产生的
阻尼力由相对速度引起。
AbaqusAnalysisUser'sManual—Massproportionaldamping:
Thefactorintroducesdampingforcescausedbytheabsolute
velocitiesofthemodelandsosimulatestheideaofthemodelmoving
throughaviscous“ether”(apermeating,stillfluid,sothatanymotionof
anypointinthemodelcausesdamping).帮助手册也说明了质量比例阻
尼是和绝对速度有关。
问题:
1、应用直接积分法进行时程分析,地震波一般以边界条件
的形式加到支座处,结构阻尼只能使用Rayleigh阻尼,
而这时产生的阻尼力是绝对速度产生的,而运动方程中
的阻尼项产生的阻尼力是与相对速度有关。
2、SAP2000中施加地震波,支座处相对位移为0,绝对位
移不为0,其相对位移相对哪一点来说的?
:.
算例:
单自由度体系,如图(1),质量m=,k=1N/m,阻尼比ξ=,
对应的阻尼系数c=,若应用直接积分法进行时程分析,结构的
阻尼需要转换成Rayleigh阻尼,使用如下公式:

n
n22
n

如果只使用质量比例阻尼(结构只有一阶振型),即,容易
n2
n
得出α=。.
图(1)
情况(1):
在ABAQUS中用spring单元模拟竖向的直杆,水平刚度k=1N/m,
采用Rayleigh阻尼,通过*mass,alpha=(质量比例阻尼)施加,
地震波需用Elcentrol波,以边界条件的形式加在支座处(竖向杆下端)。
为了作对比,在SAP2000中的结构阻尼在分析工况中以质量比
例阻尼的形式施加。MATLAB中变成使用NewMark-beta方法。:.
三者质量的相对位移时程对比如下:
图(2)质量点相对位移时程对比
图(3)质量点绝对位移时程对比
图(4)支座位移时程对比:.
结论:质量点相对位移时程SAP2000与MATLAB重合很好,
ABAQUS与两者差别较大;SAP2000与ABAQUS在支座处得位移时
程重合很好。
情况(2):
在ABAQUS中用spring单元模拟竖向的直杆,水平刚度k=1N/m,
采用Rayleigh阻尼,通过*mass,alpha=(质量比例阻尼)施加,
地震波需用Elcentrol波,以惯性力的形式加质量点处。
SAP2000的参数设置同情况(1)。
三者质量的相对位移时程对比如下:
图(5)质量点相对位移时程对比:.
图(6)质量点绝对位移时程对比
图(7)支座位移时程对比
结论:质量点相对位移时程SAP2000与MATLAB及ABAQUS
重合很好,几乎完全一致。
情况(3):
在ABAQUS中用spring单元模拟竖向的直杆,水平刚度k=1N/m,
采用阻尼器模拟结构阻尼,通过*dashpot施加阻尼系数c=,地:.
震波需用Elcentrol波,以边界条件的形式加在支座处(竖向杆下端)。
SAP2000的参数设置:结构阻尼在连接单元的属性中施加阻尼
阻,尼系数c=。
图(8)质量点相对位移时程对比
图(9)质量点绝对位移时程对比:.
图(10)支座位移时程对比
结论:位移时程SAP2000与MATLAB及ABAQUS重合很好,
几乎完全一致。
情况(4):
在ABAQUS中用spring单元模拟竖向的直杆,水平刚度k=1N/m,
采用阻尼器模拟结构阻尼,通过*dashpot施加阻尼系数c=,地
震波需用Elcentrol波,以惯性力的形式加质量点处。
SAP2000的参数设置:结构阻尼在连接单元的属性中施加阻尼
阻,尼系数c=。:.
图(11)质量点相对位移时程对比
图(12)质量点绝对位移时程对比
:.
图(13)支座位移时程对比
结论:质量点相对位移时程SAP2000与MATLAB及ABAQUS
重合很好,几乎完全一致。
情况(5):含阻尼器
结构体系不变,结构阻尼采用质量比例阻尼,alpha=。在
质量点水平方向加入阻尼器,采用Maxwell模型,在ABAQUS中用
spring单元和dashpot单元模拟,如图(14)。阻尼器参数为c=,
d
弹簧刚度k=1。地震波需用Elcentrol波,以惯性力的形式加质量点
d
处。
图(14):.
在SAP2000中的结构阻尼在分析工况中以质量比例阻尼的形式
施加。
图(15)质量点相对位移时程对比
图(16)阻尼力滞回曲线对比
结论:SAP2000与ABAQUS重合很好,几乎完全一致,MATLAB
与前两者略有差别。:.
情况(6):含阻尼器
结构体系不变,结构阻尼采用质量比例阻尼,alpha=。在
质量点水平方向加入阻尼器,采用Maxwell模型,在ABAQUS中用
spring单元和dashpot单元模拟,如图(14)。阻尼器参数为c=,
d
弹簧刚度k=1。地震波需用Elcentrol波,以边界条件的形式加在支
d
座处(竖向杆下端),另外,水平阻尼器右端的支座固定。
图(17)质量点相对位移时程对比
图(18)阻尼力滞回曲线对比:.
结论:ABAQUS与其他两者差别较大。
情况(7):含阻尼器
结构体系不变,结构阻尼采用质量比例阻尼,alpha=。在
质量点水平方向加入阻尼器,采用Maxwell模型,在ABAQUS中用
spring单元和dashpot单元模拟,如图(14)。阻尼器参数为c=,
d
弹簧刚度k=1。地震波需用Elcentrol波,以边界条件的形式加在支
d
座处(竖向杆下端),另外,水平阻尼器右端的支座也加地震波。
结论:三者有差别,没有情况(5)吻合的好:.
ABAQUS响应的INPUT文件如下:
情况(1)
*Heading
不含阻尼器,采用质量比例阻尼,地震波以边界条件施加
*Node
1,0,0
2,0,1
*Nset,Nset=Nout
1,2
*Element,Type=Mass,Elset=PointMass
1,2
*Mass,Elset=PointMass,alpha=

*Element,Type=SPRING2,Elset=spring
2,1,2
*SPRING,ELSET=spring
1,1
1
*Boundary
1,1,6
**Step1:Gravity
*STEP,NAME=Gravity
STEP1:Gravity
*Static
,1,1e-5,1
*Dload
,GRAV,0,-
*Output,FIELD,VARIABLE=PRESELECT
*ENDSTEP
**Step2:Modal
*Step,Name=ModalAnalysis,PERTURBATION
Step2:Modalanlysis
*Frequency
3
*Output,Field,Variable=Preselect
*EndStep
**Step3:Earthquake
*Step,Name=TimeHistory,Inc=2000,NLGEOM
Step3:Earthquake
*Dynamic,HAFTOL=10000000,ALPHA=0
,30,0,
*Amplitude,Name=Earthquake,Input=
*Boundary,op=Mod,Type=Acceleration,Amplitude=Earthquake:.
1,1,1,1E-2
*Output,field,variable=PRESELECT
*Output,history,FREQUENCY=1
*NodeOutput,Nset=Nout
U1,U2,RF
*ElementOutput,Elset=spring
S11,E11
*EndStep
情况(2)
*Heading
不含阻尼器,采用质量比例阻尼,地震波以惯性力形式施加
*Node
1,0,0
2,0,1
*Nset,Nset=Nout
1,2
*Element,Type=Mass,Elset=PointMass
1,2
*Mass,Elset=PointMass,alpha=

*Element,Type=SPRING2,Elset=spring
2,1,2
*SPRING,ELSET=spring
1,1
1
*Boundary
1,1,6
**Step1:Gravity
*STEP,NAME=Gravity
STEP1:Gravity
*Static
,1,1e-5,1
*Dload
,GRAV,0,-
*Output,FIELD,VARIABLE=PRESELECT
*ENDSTEP
**Step2:Modal
*Step,Name=ModalAnalysis,PERTURBATION
Step2:Modalanlysis
*Frequency
3
*Output,Field,Variable=Preselect
*EndStep
**Step3:Earthquake:.
*Step,Name=TimeHistory,Inc=2000,NLGEOM
Step3:Earthquake
*Dynamic,HAFTOL=10000000,ALPHA=0
,30,0,
*Amplitude,Name=Earthquake,Input=
*Cload,Amplitude=Earthquake
2,1,-2
*Output,field,variable=PRESELECT
*Output,history,FREQUENCY=1
*NodeOutput,Nset=Nout
U1,U2,RF
*ElementOutput,Elset=spring
S11,E11
*EndStep
情况(3)
*Heading
不含阻尼器,采用阻尼器模拟结构阻尼,地震波以边界条件形式施加
*Node
1,0,0
2,0,1
*Nset,Nset=Nout
1,2
*Element,Type=Mass,Elset=PointMass
1,2
*Mass,Elset=PointMass

*Element,Type=SPRING2,Elset=spring
2,1,2
*SPRING,ELSET=spring
1,1
1
*Element,Type=DASHPOT2,Elset=dashpot
3,1,2
*DASHPOT,ELSET=dashpot
1,1

*Boundary
1,1,6
**Step1:Gravity
*STEP,NAME=Gravity
STEP1:Gravity
*Static
,1,1e-5,1:.
*Dload
,GRAV,0,-
*Output,FIELD,VARIABLE=PRESELECT
*ENDSTEP
**Step2:Modal
*Step,Name=ModalAnalysis,PERTURBATION
Step2:Modalanlysis
*Frequency
3
*Output,Field,Variable=Preselect
*EndStep
**Step3:Earthquake
*Step,Name=TimeHistory,Inc=2000,NLGEOM
Step3:Earthquake
*Dynamic,HAFTOL=10000000,ALPHA=0
,30,0,
*Amplitude,Name=Earthquake,Input=
*Boundary,op=Mod,Type=Acceleration,Amplitude=Earthquake
1,1,1,1E-2
*Output,field,variable=PRESELECT
*Output,history,FREQUENCY=1
*NodeOutput,Nset=Nout
U1,U2,RF
*ElementOutput,Elset=spring
S11,E11
*EndStep
情况(4)
*Heading
不含阻尼器,采用阻尼器模拟结构阻尼,地震波以惯性力形式施加
*Node
1,0,0
2,0,1
*Nset,Nset=Nout
1,2
*Element,Type=Mass,Elset=PointMass
1,2
*Mass,Elset=PointMass

*Element,Type=SPRING2,Elset=spring
2,1,2
*SPRING,ELSET=spring
1,1
1
*Element,Type=DASHPOT2,Elset=dashpot:.
3,1,2
*DASHPOT,ELSET=dashpot
1,1

*Boundary
1,1,6
**Step1:Gravity
*STEP,NAME=Gravity
STEP1:Gravity
*Static
,1,1e-5,1
*Dload
,GRAV,0,-
*Output,FIELD,VARIABLE=PRESELECT
*ENDSTEP
**Step2:Modal
*Step,Name=ModalAnalysis,PERTURBATION
Step2:Modalanlysis
*Frequency
3
*Output,Field,Variable=Preselect
*EndStep
**Step3:Earthquake
*Step,Name=TimeHistory,Inc=2000,NLGEOM
Step3:Earthquake
*Dynamic,HAFTOL=10000000,ALPHA=0
,30,0,
*Amplitude,Name=Earthquake,Input=
*Cload,Amplitude=Earthquake
2,1,-2
*Output,field,variable=PRESELECT
*Output,history,FREQUENCY=1
*NodeOutput,Nset=Nout
U1,U2,RF
*ElementOutput,Elset=spring
S11,E11
*EndStep
情况(5)
*Heading
Maxwell模型阻尼器模拟,地震力以惯性力形式施加,采用质量比例阻尼
*Node
1,0,0
2,0,1:.
3,,1
4,1,1
*Nset,Nset=Nout
1,2,4
*Element,Type=Mass,Elset=PointMass
1,2
*Mass,Elset=PointMass,alpha=

*Element,Type=SPRING2,Elset=spring_1
2,1,2
*SPRING,ELSET=spring_1
1,1
1
**定义阻尼器的属性,用Spring和Dashpot单元
*Element,Type=SPRINGA,Elset=spring_2
3,3,4
*Spring,Elset=spring_2
1
*Element,Type=DASHPOTA,Elset=dashpot
4,2,3
*DASHPOT,ELSET=dashpot

*Boundary
1,1,6
4,1,6
**Step1:Gravity
*STEP,NAME=Gravity
STEP1:Gravity
*Static
,1,1e-5,1
*Dload
,GRAV,0,-
*Output,FIELD,VARIABLE=PRESELECT
*ENDSTEP
*Step,Name=ModalAnalysis,PERTURBATION
Step2:Modalanlysis
*Frequency
3
*Output,Field,Variable=Preselect
*EndStep
**Step3:Earthquake
*Step,Name=TimeHistory,Inc=2000,NLGEOM:.
Step3:Earthquake
*Dynamic,HAFTOL=10000000,ALPHA=0
,30,0,
*Amplitude,Name=Earthquake,Input=
*Cload,Amplitude=Earthquake
2,1,-2
*Output,field,variable=PRESELECT
*Output,history,FREQUENCY=1
*NodeOutput,Nset=Nout
U1,U2,RF
*ElementOutput,Elset=spring_1
S11,E11
*ElementOutput,Elset=spring_2
S11,E11
*ElementOutput,Elset=dashpot
S11,E11,ER11
*EndStep
情况(6)
*Heading
Maxwell模型阻尼器模拟,地震力以边界形式施加,采用质量比例阻尼
*Node
1,0,0
2,0,1
3,,1
4,1,1
*Nset,Nset=Nout
1,2,4
*Element,Type=Mass,Elset=PointMass
1,2
*Mass,Elset=PointMass,alpha=

*Element,Type=SPRING2,Elset=spring_1
2,1,2
*SPRING,ELSET=spring_1
1,1
1
**定义阻尼器的属性,用Spring和Dashpot单元
*Element,Type=SPRINGA,Elset=spring_2
3,3,4
*Spring,Elset=spring_2
1
*Element,Type=DASHPOTA,Elset=dashpot:.
4,2,3
*DASHPOT,ELSET=dashpot

*Boundary
1,1,6
4,1,6
**Step1:Gravity
*STEP,NAME=Gravity
STEP1:Gravity
*Static
,1,1e-5,1
*Dload
,GRAV,0,-
*Output,FIELD,VARIABLE=PRESELECT
*ENDSTEP
*Step,Name=ModalAnalysis,PERTURBATION
Step2:Modalanlysis
*Frequency
3
*Output,Field,Variable=Preselect
*EndStep
**Step3:Earthquake
*Step,Name=TimeHistory,Inc=2000,NLGEOM
Step3:Earthquake
*Dynamic,HAFTOL=10000000,ALPHA=0
,30,0,
*Amplitude,Name=Earthquake,Input=
*Boundary,op=Mod,Type=Acceleration,Amplitude=Earthquake
1,1,1,1E-2
*Output,field,variable=PRESELECT
*Output,history,FREQUENCY=1
*NodeOutput,Nset=Nout
U1,U2,RF
*ElementOutput,Elset=spring_1
S11,E11
*ElementOutput,Elset=spring_2
S11,E11
*ElementOutput,Elset=dashpot
S11,E11,ER11
*EndStep
情况(7)
*Heading:.
Maxwell模型阻尼器模拟,地震力以边界形式施加,采用质量比例阻尼,右支座也加地震波
*Node
1,0,0
2,0,1
3,,1
4,1,1
*Nset,Nset=Nout
1,2,4
*Element,Type=Mass,Elset=PointMass
1,2
*Mass,Elset=PointMass,alpha=

*Element,Type=SPRING2,Elset=spring_1
2,1,2
*SPRING,ELSET=spring_1
1,1
1
**定义阻尼器的属性,用Spring和Dashpot单元
*Element,Type=SPRINGA,Elset=spring_2
3,3,4
*Spring,Elset=spring_2
1
*Element,Type=DASHPOTA,Elset=dashpot
4,2,3
*DASHPOT,ELSET=dashpot

*Boundary
1,1,6
4,1,6
**Step1:Gravity
*STEP,NAME=Gravity
STEP1:Gravity
*Static
,1,1e-5,1
*Dload
,GRAV,0,-
*Output,FIELD,VARIABLE=PRESELECT
*ENDSTEP
*Step,Name=ModalAnalysis,PERTURBATION
Step2:Modalanlysis
*Frequency
3:.
*Output,Field,Variable=Preselect
*EndStep
**Step3:Earthquake
*Step,Name=TimeHistory,Inc=2000,NLGEOM
Step3:Earthquake
*Dynamic,HAFTOL=10000000,ALPHA=0
,30,0,
*Amplitude,Name=Earthquake,Input=
*Boundary,op=Mod,Type=Acceleration,Amplitude=Earthquake
1,1,1,1E-2
4,1,1,1E-2
*Output,field,variable=PRESELECT
*Output,history,FREQUENCY=1
*NodeOutput,Nset=Nout
U1,U2,RF
*ElementOutput,Elset=spring_1
S11,E11
*ElementOutput,Elset=spring_2
S11,E11
*ElementOutput,Elset=dashpot
S11,E11,ER11
*EndStep