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关于ANSYS地震时程分析如何考虑结构自重等文章的错误更正

5月前浏览11055

本文摘要(由AI生成):

本文讨论了结构在地震时程分析中考虑恒载影响的重要性。通过ANSYS软件对一个工业厂房单榀框架结构的案例进行演示,发现随着时间的增长,恒载对结构反应的影响逐渐减弱,最终整体结果趋于一致。同时,文章还介绍了在ANSYS中如何批量修改线的方向,以及相关的计算公式和选择直线的命令。最后,感谢网友的斧正,并欢迎广大粉丝继续监督和探讨。


过程中的点点滴滴,无奈本人水平实在有限,这个过程中难免会出现一些错误,今就已经发现的错误进行纠正,本次纠正涉及两篇已经发过的文章:

    1、ANSYS地震时程分析如何考虑结构自重的影响,感谢网友 等风来 的斧正;

    2、ANSYS中如何批量修改线的方向,感谢网友 坝上婷子2北街月子 的斧正;

    欢迎各位粉丝在后续的文章中继续监督指正,由此给大家带来的困惑非常抱歉,下面为更正内容。

一、关于ANSYS如何在地震时程分析中考虑结构恒载影响

     本篇文章对如何考虑结构自重的方法欠妥,现更正如下: 

     对于线弹性及小变形问题,由运动方程可知,结构恒载对结构动力反应无影响,总反应为动力反应与恒载反应之和,因而对于这类问题,在进行动力反应分析时可利用叠加原理,具体在ANSYS中利用工况组合的概念进行叠加。

      而对于包含非线性的情况,无论是材料非线性还是几何非线性,在进行地震时程分析时,均需考虑结构恒载对结构动力反应的影响,具体到ANSYS,主要按如下步骤进行:

     1)进入瞬态分析,进行求解设置,例如结果输出、求解方法等;

     2)关闭时间积分效应,设置较小时间步,计算结构在恒载作用下的反应;

     3)打开时间积分效应,加载地震波,注意在这一步中,上述第二步所加的恒载需保留,例如自重为Z方向,所加地震波也为Z方向,那么在加载地震波时,除了原地震波数据外,还需加上重力加速度。

    4)但应注意的是,由于在打开时间积分效应之前,计算了结构的初始反应,会对结构有一个初始应力场和初始位移场,也即会有一个不等于0的初始状态,因而在后续时程分析时,与不考虑恒载影响时程反应相比,结构最开始的反应会略有不同,但随着时间的增长,其影响越来越弱,最后整体结果趋于一致。

      下面以经典50讲的一个案例进行演示说明。

      如下所示一工业厂房单榀框架结构,柱子截面尺寸为H400x200x8x8,屋架采用钢管,规格为160x10,采用ANSYS进行地震时程分析,地震波选用Elcentro。

       

求解设置如下:

/solu

antype,trans

trnopt,full

outres,all,all

!=====================

!阻尼定义

dam=0.05

damp1=(2*dam*fr1*fr2)/(fr1+fr2)

damp2=(2*dam)/(fr1+fr2)

alphad,damp1

betad,damp2

!读取位移加载地震波

!====================

*creat,Earthquakeread,mac

*dim,Elcentro,,2600

*vread,Elcentro(1,1),Elcentro,txt,,ijk

(f6.3)

*end

!===========================

Earthquakeread

!关闭时间积分效应,计算结构在集中荷载与自重作用下的反应

kbc,1

timint,off

time,0.005

fk,4,fy,-55e3

fk,5,fy,-35e3

fk,8,fy,-35e3

fk,1,fy,-20e3

fk,7,fy,-20e3

acel,,9800

allsel,all

solve

!=============

!注意此时需要继续保留集中荷载与重力加速度

!地震波方向为X方向

!打开时间积分效应

timint,on

kbc,1

*do,i,1,2600

time,0.02*i

fk,4,fy,-55e3

fk,5,fy,-35e3

fk,8,fy,-35e3

fk,1,fy,-20e3

fk,7,fy,-20e3

acel,Elcentro(i),9800,0

allsel,all

solve

*enddo

finish

顶端节点在地震波作用下的X方向位移反应如下:

顶端节点在地震波作用下的Y方向位移反应如下:

从竖向位移可见,结构竖向反应在极端时间内会一个较大的突变,这主要是由于初始状态的影响,但后续结构竖向位移稳定在一个数值,这个数值也即为结构在恒载作用下顶点的位移值,通过该图也可证明在后续动力分析中,结构恒载影响已被考虑进去,竖向位移数值变化如下所示,后续数值稳定在6.98mm。

        为比较结果,重新对原结构进行了静力分析,得到结构在恒载作用下的竖向位移云图如下所示:

       通过*get命令获取顶端8号节点对应的竖向位移值,具体数值为-6.9897,与上述结果一致。

二、ANSYS中如何批量修改线的方向

     在本篇文章中对tan1和tan2的描述有一定错误,现更正如下:

假定一条直线两上端点K1(x1,y1,z1)和K2(x2,y2,z2),k1为起点,K2为终点,那么这条直线的tan1就是指单位向量K2指向K1,tan2就是指单位向量K1指向K2,具体计算公式为:

tan1=[(x1-x2)/len,(y1-y2)/len,(z1-z2)/len];

tan2=[(x2-x1)/len,(y2-y1)/len,(z2-z1)/len];

tan1=-tan2

Len为直线的长度

每次我们建立直线时,在output窗口就会有tan1和tan2的信息。

这里以X方向为例:

lsel,s,tan1,x,0---------选择所有和x轴垂直的直线

lsel,s,tan1,x,1---------选择所有和x轴平行且建模时终点到起点方向日朝向x轴正向的直线

lsel,s,tan1,x,-1---------选择所有和x轴平行且建模时终点到起点方向日朝向x轴负向的直线

由于线的方向表达为起点至终点,也即tan2,故在使用过程中水哥建议采用tan2,这样更加方便直观感受。

再次感谢两位网友对文章的斧正,欢迎广大粉丝继续监督,相互学习,相互探讨,共同提高!

     

祝好

ANSYS结构院

2019.12.06

Mechanical APDLWorkbench结构基础静力学非线性通用建筑暖通水利
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2020-02-26
最近编辑:5月前
水哥ANSYS
硕士 | 结构设计师 欢迎关注微信公众号ANSYS结构院
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