ANSYS框架结构分析

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基于Ansys的多层框架结构连续性倒塌分析

建材世界
２０１３年
第３４卷
第４期
基于Ａｎｓｙｓ的多层框架结构连续性倒塌分析
郑思敏
（新疆玉点建筑设计研究院有限公司，乌鲁木齐８３０００２）
摘要：该文结合某７层框架结构，利用Ａｎｓｙｓ有限元软件建立三维有限元模型，分析了结构构件梁柱破坏对整
连续破坏，最终导致结构的整体倒塌或者大范围的倒塌。引起结构连续性倒塌的原因主要有施工错误、煤气
爆炸、机动车辆撞击、火灾等。连续性倒塌将会造成重大的人身伤亡和经济损失，这种连续性倒塌往往是由
于结构构件单一件的破坏导致，因此有必要研究结构构件破坏对整体结构损害的影响。位于英国伦敦的ＲｏｎａｎＰｏｉｎｔ公寓楼倒塌事件引发了人们对连续性倒塌的思考，此后越来越多的学者对此进行研究并制定
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ￣ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｃｏｌｌａｐｓｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
结构连续性倒塌是指结构由于突发事件造成结构发生初始局部破坏，继而引起与破坏构件相连的构件
１工程概况
某三跨７层框架结构，总高度为２６．４ｍ。结构主体由梁板柱构成，围护墙采用空心砌块，基础采用柱下

sap2000及ANSYS应用(结构概念分析)

lmesh,1,60
esize,1
mshape,0
!单元的形状参数
mshkey,1
!单元采用的网格参数（包括映射、自由）1 为映射网格
aatt,1,3,2
!对面进行赋属性并生成单元
amesh,all
进行网格划分生成计算单元图
6.施加约束及面荷载 *do,i,418,494,4 d,i,all *enddo acel,0,9.8,0 asel,all sfa,all,2,pres,-3000 Finish
利用 ANSYS 的前处理里，查看生成的数据文件如下图所示
单元类型
生成的实常数
11
西南交大
2.创建关键点
k,1 kgen,5,1,0,1,5 kgen,2,1,5,1,,,-6 kgen,2,6,10,1,,,-2 kgen,2,11,15,1,,,-6 kgen,4,1,20,1,,4
生成关键点，如下图所示
20572. -0.24630E-01 -539.71
11527. -3.9417
8096.5
TOTAL VALUES VALUE -0.98833E-06 0.95613E+07-0.91633E-07-0.22752E-06-0.38969E-07 0.24531E-05
20
X=10m 处的变形图
X=5m 处的变Biblioteka 图7西南交大X=5m 处梁的弯矩图
X=5m 处柱的弯矩图
X=0m 处的梁弯矩图
X=0m 处的柱弯矩图
8
西南交大
X=0m 处的变形图
X=-5m 处的变形图
X=-5m 处的梁弯矩图
X=-5m 处的柱弯矩图
9
西南交大

基于ansys框架结构隔震分析

杨清波３，万里波１，
暴印铜３，谭晓晶１，吴斌２’３
哈尔滨１５００９０）
昆明６５０２２３；
２．结构工程灾变与控制教育部重点实验室（哈尔滨工业大学）。
哈尔滨１５００９０；３．哈尔滨工业大学土木工程学院，
【摘要】
本文着重研究装配式混凝土楼板在水平方向上的抗剪性能。为此设计并制作了１个装配式混凝
土楼板试件，然后通过拟静力试验测试研究楼板在水平剪切作用下的性能。再通过建立与楼板试件相应的有限元模型，将有限元计算模拟结果与试验结果进行对照分析。研究结果表明：当楼板受水平剪切作用时，其水平连接构造晚于其他部位发生破坏，验证了连接构造的可靠性；由拟静力试验测得的楼板水平抗剪承载力远大于在地
Ｋ１
隔震原理与单元介绍（１）隔震原理简介。在基础与上部结构间设置
隔震装置，隔震装置的水平刚度较小，可将隔震建筑的上部结构视为刚性∞’７｜。结构体系的水平位移集中于基底隔震层中，上部结构在地震中只作水平整体平动。分析时忽略上部结构的摆动或扭转作用简化成一个单质点模型，隔震装置的刚度与阻尼近似于整个隔震结构体系的刚度和阻尼旧Ｊ。单自由度隔震系统（图１）包括弹性元件和阻尼元件一。。
［９］
魏陆顺．组合隔震与三维隔震（振）理论及试验研究［Ｄ］．哈
尔滨：哈尔滨工业大学，２００９．
［１０］何本国．ＡＮＳＹＳ土木工程应用实例［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２０１１．
［收稿日期］２０１５—０９—１４［作者简介】曹旺明（１９８９一），男，江西赣州人，硕士，助教，从事结构分析工作。
万方数据
震作用下有限元模型受到的剪力。
【关键词】装配式混凝土楼板；水平连接构造；拟静力试验；有限元模拟；抗剪性能【中图分类号】ＴＵ３７５【文献标识码】Ｂ【文章编号】１００１—６８６４（２０１５）１２—００６８—０４个装配式钢筋混凝土楼板连接试件，水平连接采用预留钢筋搭接后再现浇成整体的方法。针对该试件进行了拟静力试验，测试并研究其抗剪性能。该楼板取自一栋６层装配式结构，建立整体结构的有限元模型。模拟分析其楼板在不同地震作用下受到的水平剪力，再将试验结果与数值模拟结果进行对照分析。１试验概况（１）试件的设计与制作。本试验从一栋６层装配式结构中截取出一段楼板与梁相连接的部分及与之相连的墙的一部分作为试件。本试验并不研究墙的相

ANSYS软件在结构地震反应分析中所用的方法

ANSYS软件在结构地震反应分析中所用的方法徐旻洋 1110109132工程体系多自由度运动方程为:[M]{x’’}+[C]{x’}+[K]{x}={F(t)}(1)式中，[M]表示质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；[K]为刚度矩阵；{x}为结构体系的位移向量；{F(t)}表示t时刻的载荷向量。

典型的无阻尼模态分析求解的基本方程就是上式(1)的特征值问题：[K]{Φi}=ωi2[M]{Φi} (2)式中，{Φi}是第i阶模态的振型向量(特征向量)，ωi是第i阶模态的固有频率。

ANSYS软件可以求解式(2)，计算结构的固有频率ωi，然后计算相应的振型向量{Φi}，即模态分析。

当式(1)右边{F(t)}是一个已知的谱(如地震反应谱)时，可以用ANSYS软件进行谱分析。

当{F(t)}是任意的随时间变化载荷时，ANSYS软件可进行瞬态动力分析。

ANSYS结构振型分解反应谱分析有如下内容：1）首先要定义好加速度反应谱。

这里需要注意的是，规范上给的是地震影响系数谱曲线，这个曲线的函数值是以地面加速度为单位的。

而我们在用这个软件算的时候就需要给出绝对的加速度值，这个绝对加速度值当然就是要在地震影响系数的基础上再乘上一个地面加速度。

而地面加速度也并不一定是9.8，这与我们使用的单位制有关，如果是N/M/S，就应该是9.8，如果是N/MM/S就应该是9800。

2）求振型。

一定要是相对质量矩阵进行归一化，使用modopt命令默认的方法就可以了。

这个式子是求振型参与系数的，显然这个式子里面不是完整的求振型参与系数的式子，它少了分母，但是，由于对振型相对质量矩阵进行了归一化，这个分母就等于1了，这就是为什么必须要对振型相对质量进行归一化的原因了。

在这一步中，可以这样理解，程序只进行了一次特征值求解，即只求出了周期和振型。

如果需要看某个振型的“内力/应力/反力”，就需要对其进行模态扩展。

3）求谱解。

其实在这一步中，程序只做了一件事，那就是求模态系数。

框架结构考虑楼梯侧向支撑作用的ANSYS分析

０２５×０３０．４×０４ＩＯ２ ×０２１０２ ×０５．５５５
６４３０８Ａ）１４２５
５７７１０７７／ｌ３ｌ
ｌ．３／６６１２００２０ｌ４ｌ０００ｌ６６／６ｌｌ／５８０Ｉ００５５
１实例计算与分析
本文通过建立有无楼梯的ＡＳＳ实体框架模型进行对比计ＮＹ
算，分析考虑楼梯时对框架结构周期的影响。实体模采用Ｓｌｏ—
ｉ５ｄ单元。模型一为带楼梯模型，中楼梯问构造柱根据新规范４其采用延全楼拉通；了建模方便，为将楼梯板简化成斜板，竖向厚度
５００５０３
第３６卷第２期
２０１０年１月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩ．ＡＲＣＨＩ、＇ＥＵＲＥＩ
Ｖ０３１６Ｎｏ．２
Ｊｎ２１ａ．００
・８７・
文章编号：０９６２（０００ —０７０１０ —８５２１）２０８ —２
的简化计算与处理，符合结构的实际工作状况；算中应考虑应计楼梯构件的影响。
清华大学的王奇利用ＴＵＳ软件对框架结构，框一剪结构及
剪力墙结构分别考虑楼梯和不考虑楼梯进行计算分析，出楼梯得
次地震震害的调查中，查人员发现楼梯在地震过程中破坏严调
重，很多楼梯在端部拉裂，至梯段与梯梁搭接处完全破坏；甚作为

基于Ansys的框架结构优化设计

基于Ansys的框架结构优化设计摘要：在实际工程问题中，经常遇到各种框架结构的优化问题，大多基于Ansys分析软件求解已知载荷、稳定条件下的框架结果最小体积，即最小质量以减少施工材料控制最优成本。

本文通过对一常见的矩形截面的四边框架结构进行优化设计分析，提高了对Ansys分析软件的运用能力，加深了对起运行机制的认识，为以后熟练地运用该软件打下基础。

关键词：框架结构矩形截面优化设计Ansys软件1.工程背景框架结构由于具有自重轻、造价较低和施工简单等诸多优点，在包括大型工业厂房在内的工程领域得到了广泛的应用[1].随着对设计质量要求的不断提高，人们一直在探索如何在保证框架结构安全的前提下，减少材料用量，降低成本，以满足经济性的要求。

框架结构的优化设计思想从MICHELL[2]框架理论的出现至今已有近百年历史，BENDSOE等[3]提出的多工况拓扑优化方法标志着对优化设训一研究进入了新的阶段。

国内学者也在该领域进行了大量的研究，如隋允康等对框架结构离散变量的优化问题进行了研究，通过函数变换找到了满应力的映射解，并结合框架拓扑优化特点提出了ICM(独立、连续、映射)方法[4]。

随着计算机技术的发展，人们开始利用ANSYS等软件对工程结构进行有限元分桁和优化设计。

APDL是ANSYS参数化设计语言，它是一种通过参数化变量方式建立分桁模型的脚本语言[5-6], ANSYS提供了两种优化方法即零阶方法和一阶方法。

除此之外，用户还可以利用自己开发的优化算法替代ANSYS本身的优化方法进行优化设计。

本文利用APDL优化设计模块编制用户程序，对一个实际框架进行了结构优化。

结果表明运用ANSYS进行框架结构优化设训一可以有效提高设计质量，具有广泛的运用前景。

2.框架结构模型假设在工程应用中，实际的析架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。

但根据对析架的实际工作情况和对析架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用析架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其他杆件传到节点上，这就使得析架节点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。

基于ANSYS的框架—配筋砌块砌体混合结构

文章编号：1009-6825（2012）28-0032-03基于ANSYS 的框架—配筋砌块砌体混合结构分析★收稿日期：2012-07-13★：国家自然科学基金重点基金项目（项目编号：51178390）作者简介：马建勋（1961-），男，博士生导师，教授马建勋祁星星张明（西安交通大学，陕西西安710049）摘要：以一幢18层框架—配筋砌块砌体混合结构为算例，运用有限元软件ANSYS 对其进行了结构模态分析以及地震作用下的结构响应分析，并与相同结构尺寸、同等约束条件及荷载条件下的框架结构进行了对比分析，得出同等条件下，框架—配筋砌块砌体混合结构在地震作用下的承载力有很大提高，且最大位移比框架结构也减小了45%，研究成果对今后同类工程有一定的参考价值。

关键词：框架，配筋砌块砌体，ANSYS ，模态分析中图分类号：TU398．5文献标识码：A框架—配筋砌块砌体混合结构是将混凝土框架与配筋砌块砌体剪力墙组合，通过构造措施使配筋砌块砌体墙既充当建筑围护构件又作为结构受力构件，共同承受水平和竖向荷载，从而形成一种既经济、适用、空间布置灵活，又具有良好抗震性能的结构体系。

混凝土框架—配筋砌块砌体混合体系综合了框架结构和配筋砌块砌体剪力墙结构两种结构体系的优点，不但克服了框架结构刚度低、配筋砌体结构平面布置不灵活等局限性，而且构造了双重抗侧力体系，形成了多道抗震防线，提高了结构的抗倒塌能力。

其次，由于配筋砌块砌体一般为纵横向均为单层钢筋，钢筋直径较小，而且钢筋间距较大，故用钢量与框架剪力墙相比明显减少［1］。

在施工方面，配筋砌块在工厂加工完成，减少了现浇混凝土量，而且砌筑时不用模板，施工速度快，而且砌体可以作为混凝土结构的模板和支撑，节省了模板，更方便了施工，同时由于砌体墙面平整，施工期间损耗小，节省墙面抹灰。

1有限元模型1．1分析对象介绍参考文献［2］［3］，采用一个18层钢筋混凝土框架—配筋砌块砌体混合结构的例子，结构标准层如图1所示，底层层高4．5m ，其他层层高3．5m ，总高度为64m ，设计地震烈度为8度，地震分组为第一组，Ⅱ类场地。

基于ANSYS的框架结构模态数值模拟分析

建立了四层框架结构的有限元模型，通过对结构的模态分析得出了的第一阶模态和第二阶模态以水平方向为主，第三阶模态以竖向位移为主，为结构的抗震设防提供了有一定的参考价值和指导意义。
关键词：框架结构；模态分析；数值模拟
中图分类号：Ｔ７ｕ３５
文献标识码：Ａ
ＦａｅｃｎｔｕｔｏｏｅｎｍｅｉａｉｕａｉｎａａｙｉａｅｎＡＮＳｒｍｏｓｒｃｉｎｍｄｕｒｃｌｍｌｔｎｌｓｓｂｓｄｏｓｏＹＳ
ＤＩＮＧＯ，ＹＵｈａｈｕｎＴａＳｏｃ
ｍｕｔｓｌｅｔｅｐｏｌｍｓｏｅｓｒｃｕｅ ’ ｄｌａｙｉ．ｓｄｏｕｒａｉｌｔｎｗｅｅｔｂｉｈｄｆｉｓｏｖｈｒｂｅｆｔｔｔｒｓｍｏａｌｓｓＢａｅｎｎｍｅｉｌｓｈｕｎａｃｍｕａｉｓａｌｅｎｔｏｓｉｅｅｅｎｎｌｓｓｆｒｔｅｆｍｅｓｒｃｕａｍｏｅ如ｆｕｌｏｓＴｒｕｈｔｅｍｏａｎｌｓｓｗｅｈｖｒｗｎｔｅｌｍｅｔａｙｉｏｒａｈａｔｕｔｒ】ｄｌｗｉｏｒｆｏｒ．ｈｏｇｄｌａａｙｉｈａｅｄａｈ
ｔａｈｒｔａｄｓｃｎｄｖｂａｉｎｍｏｓｏｆｔｅｓｒｃｕｅｒｄｓｏｆｈｒｚｎｔ１ｏｅｎｔｈｅｔｒｏｅｉｈｔｔｅｆｓｅｏｉｒｔｏｄｅｔｕｔｒｓａｅｍｏｅｏｉｏａｖｍｅ；ｔｈｉｄｍｄＳａｉｎｈｍｍｏｅｏｆｒｉａｄｔｃｌｖｅｍｏｖｍｅ．ｅｎｔＫｅｒｓｆａｅｃｎｓｒｔｏｙｗｏｄ：ｒｍｏｔｕｃｉｎ；ｍｏｎａｙｓｓｎｍｅｉａｉｄｅａｌｉ：ｕｒｃｌｓｍｕｌｔｏａｉｎ

ANSYS 各种类型分析方法与步骤

ANSYS 各种类型分析方法与步骤静力分析轴对称问题有限元（设置）选择单元Element Types-单击Options按钮，在“Element behavior”选择“Axisymmetric”-OK.显示单元受力情况:Utility Menu>Select>Entities…选择“Elements”点[Apply]弹出“Select elements”对话框，选择[Box].得到三维应力图：Utility Menu>PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion>2D Axi-Symmetric.！轴对称问题有限元可以采用三维空间单元模型求解。

–轴对称模型中的载荷是3-D结构均布面力载荷的总量。

轴对称单元：PLANE25,SHELL61,PLANE75,PLANE78,FLUID81,PLANE83杆梁问题有限元（设置）主要不同在于：框架为线；选择单元—Beam；设置实常数前三个。

可以选择打开截面功能：Utility Menu>PlotCtrls>Size and Shape板壳问题的有限元（设置）主要不同在于：框架为面；选择单元—Shell,设置实常数—输入厚度I.J.K.Lnodes的厚度。

结构振动问题有限元（设置）对梁杆结构振动：主要不同在于：框架为线；选择单元—Beam；设置实常数前三个。

1.模态分析设置：Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis,设置模态分析。

选择Modal. Main Menu>Solution>Analysis Type> Analysis Options选择Reduced,OK.弹出对话框，输入频率0和10000其他默认，OK。

Main Menu>Solution>Master DOFs>Program Selected在主自由度“NTOT”输入“420”，即结点数的2倍。

ANSYS结构分析单元的分类

ANSYS结构分析单元的分类林少玲陈铭年徐健全李进彬(福建农林大学福州 350014)摘要：ANSYS软件的结构分析单元类型众多，可选择的范围较大。

本文分类介绍了ANSYS软件的结构分析单元，包括结构分析单元的特性和用途等，以供使用者在建模时参考。

关键词：结构分析 ANSYS 单元类型1前言制造业要在激烈的市场竞争中立于不败之地，就必须要不断保持产品创新。

CAD/CAM技术是实现创新的关键手段，而CAE技术是实现创新的最主要技术保障。

计算机辅助工程技术CAE（Computer Aided Engineering—简称CAE）是以有限元分析技术为基础而形成的一门综合性、知识密集型技术[1]。

ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用CAE软件，它是世界范围内增长最快的CAE软件。

ANSYS的功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年FEM评比中都名列第一。

中国100多所理工院校已采用ANSYS软件进行有限元分析，或作为标准教学软件。

福建也有不少企业和高校采用ANSYS软件。

但是ANSYS软件结构单元类型众多，初学者要掌握并不容易。

本文根据作者对ANSYS软件的帮助文件的学习体会，将结构分析单元分门别类进行介绍，以期对初学者有所帮助。

2结构分析单元的分类单元类型决定单元的自由度设置(如：热单元有一个自由度，而结构单元有6个自由度)、单元形状(六面体，三角形等)、维数(二维或三维)、位移形函数(线形及二次函数)。

在ANSYS数据库中有超过190种的不同单元类型可供选择。

因此确定单元类型是很重要的，应根据不同特性的工程系统选用不同类型的单元型号，并了解单元特性，才能得出正确的结果[2]。

本文按单元的特点将结构分析单元分为：线单元、管单元、实体单元、壳单元、接触单元、特殊单元六大类，分类进行介绍。

2.1线单元线单元主要有：杆单元、梁单元。

2.1.1杆单元杆单元主要用于桁架和网格计算。

结构分析解决方案

随着制造业的发展，投入设计、生产的新技术复杂度日益增加，产品开发阶段需要验证的物理现象的范围正逐步扩大，困难程度也在不断提高。

为了充分应对这些挑战，CAE已经在各行各业中广泛应用。

今天，CAE已经是产品生命周期中不可或缺的一环。

尤其是在世界发达国家，CAE更是在各行各业中被活学活用。

ANSYS是一家多物理域CAE仿真公司。

ANSYS的软件在世界各地的公司和研究机构广泛应用于结构、振动、热传导、电磁场、压电、声学等物理现象的研究。

上述物理现象的组合就是耦合问题，ANSYS软件能够根据不同的设计目的来灵活地实现这样的耦合分析。

ANSYS提供了名为ANSYS Workbench的集成环境，它把前后处理器和各个领域的求解器集成在其中。

用户可以在统一的环境下运行多物理仿真分析。

这是ANSYS的一大优势。

在产品开发方面，现在的市场竞争需要先进的技术和知识。

为了开发具有竞争力的产品，借助ANSYS的产品优势可以让您事半功倍。

功能对应表ANSYS 的操作环境前处理器各种分析功能多物理场解决方案提高计算效率不同行业的分析案例优化数据管理其它相关产品2 定制后处理器ANSYS Workbench 环境对应的功能。

ANSYS Mechanical APDL 环境对应的功能。

此目录中的产品名称侧重于ANSYS 的功能介绍。

有关每个产品可用许可的功能的更多信息，请参见附录的功能对应表。

相应的运行环境，用以下图标标识。

关于该目录的产品名称Workbench Mechanical APDL ANSYS DesignSpace 线性结构分析、传热分析ANSYS Professional NLS 线性、非线性结构分析、稳态传热分析ANSYS Professional NLT 线性、非线性传热分析、线性结构分析ANSYS Structural ANSYS Multiphysics 所有的分析功能仿真产品学术版线性、非线性结构分析ANSYS Fluent 热流体分析ANSYS CFX 热流体分析ANSYS CFD 热流体分析软件ANSYSLS-DYNA PC Windows 专用跌落、冲击分析ANSYS LS-DYNA 跌落・冲击分析ANSYS Explicit STR ANSYS Workbench 专用冲击分析ANSYS HFSS 高频电磁场分析ANSYS Maxwell 低频电磁场分析ANSYS Icepak 电子设备专用热流体分析ANSYS Academic Teaching 网格划分产品ANSYS Extended Meshing ANSYS Fatigue Module 扩展网格划分器学术版ANSYS Autodyn 爆炸、冲击分析ANSYS Mechanical 结构、传热分析ANSYS CFD-Flo 热流体分析ANSYS Emag 低频电磁场分析ANSYS 产品结构功能扩展选项分析能力※需要单独购买许可证方可使用。

ANSYS案例——20例ANSYS经典实例】

三梁平面框架结构的有限元分析针对【典型例题】3.3.7(1)的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。

结构中各个截面的参数都为：113.010Pa E =⨯，746.510m I -=⨯，426.810m A -=⨯，相应的有限元分析模型见图3-20。

在ANSYS 平台上，完成相应的力学分析。

图3-19 框架结构受一均布力作用（a ）节点位移及单元编号（b ）等效在节点上的外力图3-20 单元划分、节点位移及节点上的外载解答对该问题进行有限元分析的过程如下。

1．基于图形界面的交互式操作(step by step)(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序 →ANSYS → ANSYS Interactive →Working directory (设置工作目录) →Initial jobname (设置工作文件名): beam3→Run → OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK(3) 选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →beam ：2D elastic 3 →OK (返回到Element Types 窗口) →Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu:Preprocessor →Material Props →Material Models→Structural →Linear →Elastic→Isotropic: EX:3e11 (弹性模量) →OK →鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口(5) 定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1 Beam3→OK→Real Constant Set No: 1 (第1号实常数), Cross-sectional area:6.8e-4 (梁的横截面积) →OK →Close(6) 生成几何模型生成节点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat→Nodes→In Active CS→Node number 1 →X:0,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 2 →X:1.44,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 3 →X:0,Y:0,Z:0→Apply→Node number 4 →X:1.44,Y:0,Z:0→OK生成单元ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Element →Auto Numbered →Thru Nodes →选择节点1，2(生成单元1)→apply →选择节点1，3(生成单元2)→apply →选择节点2，4(生成单元3)→OK(7)模型施加约束和外载左边加X方向的受力ANSYS Main Menu:Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Nodes →选择节点1→apply →Direction of force: FX →V ALUE：3000 →OK→上方施加Y方向的均布载荷ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Beams →选取单元1(节点1和节点2之间)→apply →V ALI：4167→V ALJ：4167→OK左、右下角节点加约束ANSYS Main Menu:Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On Nodes →选取节点3和节点4 →Apply →Lab:ALL DOF →OK(8) 分析计算ANSYS Main Menu:Solution →Solve →Current LS →OK →Should the Solve Command be Executed? Y→Close (Solution is done! ) →关闭文字窗口(9) 结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape … →Def + Undeformed →OK (返回到Plot Results)(10) 退出系统ANSYS Utility Menu: File→Exit …→Save Everything→OK(11) 计算结果的验证与MA TLAB支反力计算结果一致。

基于ANSYS对钢框架结构频率及模态的研究

Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｍｏｄａｌｏｆｓｔｅｅｌｆｒａｍｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳ
０引言
多年来，地震灾害使我国蒙受巨大的损失。
计与制造不当，在地震作用下，仍有可能发生构件的失稳和材料的连接破坏，而使其优良的材料性能不能充分发挥，结构达不到较高的承载力和延性－２Ｊ。
摘
要：近年由于地震影响，对钢结构自振频率的研究已成为钢框架研究工作的一个重要环节。文章从影响钢框
架结构抗震中的固有频率因素人手，对钢框架结构的固有频率进行分析。利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对所建立的框架模型分析，主要研究层数及结构形状对钢框架结构频率及模态的影响。结果显示，一定范围内结构长度比
高度对其自振频率影响大，为钢框架的设计及地震作用分析提供参考。
关键词：钢框架结构；自振频率；模态；有限元中图分类号：ＴＵ３９１文献标志码：Ａ文章编号：１００８—１９３３【２０１３）０３—１７０— ０３
四川建筑科学研究
１７０
ＳｉｅｈｕａｎＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ
第３９卷
第３期
２０１３年６月
基于ＡＮＳＹＳ对钢框架结构频率及模态的研究

装配式建筑施工中的ANSYS仿真分析方法

装配式建筑施工中的ANSYS仿真分析方法随着城市化进程的不断推进，对于建筑业而言，高效、绿色、可持续发展已经成为主导方向。

装配式建筑作为一种新型建造方式，在满足快速建设需求的同时，也提供了更多的设计和施工灵活性。

在装配式建筑施工过程中，需要针对各类结构进行力学仿真分析，以验证其安全性和稳定性。

本文将针对装配式建筑施工中的ANSYS仿真分析方法进行探讨。

一、背景介绍近年来，随着人们对于绿色环保和节能减排要求的不断提高，装配式建筑逐渐受到关注。

与传统施工相比，装配式建筑具有施工速度快、质量可控等优势。

然而，在装配式建筑设计与施工过程中，结构安全问题仍然是一个值得关注和解决的重要方面。

二、ANSYS仿真分析原理ANSYS作为一种常用的有限元分析软件，在刚体力学、结构应力分析等方面具备强大功能。

通过使用ANSYS软件可以模拟并分析装配式建筑在施工过程中的各种受力情况，预测结构的行为和性能。

1. 建立模型使用ANSYS软件时，需要首先根据实际情况建立一个合适的结构模型。

对于装配式建筑而言，可以将其拆解成多个组件进行建模，并考虑到连接方式和材料属性等因素。

这样可以更准确地反映真实的施工过程。

2. 设定边界条件和加载在模型建立完成后，需要根据实际情况设置边界条件和加载。

比如，在装配式建筑的仿真中，可以通过设定节点位移、施加载荷等方式来模拟真实施工环境下的受力情况。

3. 执行仿真计算确定好边界条件和加载后，即可进行仿真计算。

ANSYS软件会根据所设定的边界条件和加载信息对结构进行计算，并输出结果。

通过对计算结果进行分析，我们可以获得装配式建筑在受力状态下的位移、应力、变形等信息。

三、ANSYS仿真分析在装配式建筑中的应用基于ANSYS软件提供的强大功能和灵活性，我们可以将其应用于各类装配式结构的分析与优化。

1. 框架结构分析在装配式建筑施工中，常用的组件之一是钢框架。

通过利用ANSYS软件进行钢框架结构的仿真分析，我们可以验证其受力性能是否满足设计要求。

基于ANSYS的框架结构地震分析教程(静力分析+模态分析+反应谱分析+LS-DYNA时程分析)

!**************************************************************** ! acel,0,0, grav_accel !**************************************************************** ! /solution allsel time,1 OUTRES,ALL,all solve save !---------------------------------------------------------------! /post1 allsel set,last !---------全部结构的竖向位移云图 allsel PLNSOL, U,Z, 0,1.0 进入后处理器/post1 !---------------------------------------------------------------进入求解器 !**************************************************************** 施加重力加速度 !****************************************************************
作者：师访攥写日期：2016-04-21 Tel: 1 5 9 9 6 8 7 3 0 3 9 QQ: 1 5 4 9 2 2 1 7 5 8 Email: pomato157300@ Website: phipsi.top
0 引言本文用一个简单的例子来介绍采用 ANSYS 开展地震分析（包括静态分析、模态分析、反应谱分析和 LS-DYNA 时程分析）的一些概念，并给出详细的命令流，希望能够给那些初学者一些启示和帮助。本文命令流在 ANSYS15.0 下测试通过。本示例模型如下：

ANSYS实验分析报告

ANSYS实验分析报告本次实验是利用ANSYS软件对一个弯曲结构进行有限元分析。

主要目的是研究在不同载荷下，该结构的应力和变形情况。

以下是本次实验的过程与结果分析。

一、建立模型首先，我们在ANSYS中建立出该结构的三维模型。

我们通过几何体建模的方法，将其仿真为一个由四个梁柱组成的简单框架结构。

具体的建模操作如下：1. 在“DesignModeler”中选择几何体建模，先建立底部两个支撑，分别为长方体和正方体，通过旋转复制成两组，组成左右两侧的支撑。

2. 手动建立横向梁和纵向柱，将其分别连接在底部的支撑之间，形成框架的主体。

3. 将上部吊挂点也建立为长方体，通过旋转复制成两组，分别连接在左右两侧的支撑之上。

4. 最后，将整个模型导出为STEP文件，方便之后进行后续的有限元分析。

二、设定边界条件在进行有限元分析之前，我们需要确定边界条件。

在本次实验中，我们将底部的两个支撑固定不动，作为模型的固支部分。

三、设置载荷接下来，我们将模型的上部吊挂点承载了一个垂直向下的载荷，模拟在实际使用中被吊载的情况。

我们对载荷大小和方向进行了多次调整，使得其尽可能满足实际情况，并且能够顺利完成有限元分析。

四、进行有限元分析有了模型和边界条件的设定，我们开始进行有限元分析。

在ANSYS中，我们选择了静力学模块，并且设置了相应的分析参数（包括材料属性、单元类型等）。

分析过程中，我们关注了应力和变形两个方面的计算，通过查看各个节点的数值以及色彩分布图，能够更清晰地了解结构的状态。

五、结果分析通过分析，我们获得了如下两个方面的结果：1. 应力分布我们观察到，该结构的应力主要集中在上部吊挂点以及梁柱连接处，尤其是梁柱连接处的应力相对较大且分布比较均匀。

而在其余区域，则几乎没有应力产生或仅产生了很小的应力。

2. 变形情况在载荷作用下，该结构的变形情况较为明显，上部吊挂点相对底部固支发生了垂直方向的变形，同时某些连接处也出现了微小的变形。

ANSYS 房屋框架结构模型命令流 APDL

!********************提示********************************************!第一步：建立框架结构模型!第二步：框架结构施加重力荷载!第三步：框架结构施加活荷载!第四步：框架结构施加风荷载!第五步：框架结构荷载组合运算!第六步：框架结构模态分析!第七步：框架结构屈曲特征值分析!第八步：框架结构地震时程弹性分析!第九步：结束!采用地震波时间文件为:TIME.TXT!采用地震波文件分别为:AC_X.TXT/AC_Y.TXTFINISH/CLEAR/FILENAME,FRAME_SHEAR_WALL/TITLE, FRAME_SHEAR_WALL!************************************************************************** !************************第一步******************************************** !********************框架结构建模型***************************************/PREP7!采用单位为N/m/S 国际单位制!定义单元类型ET,1,BEAM4ET,2,SHELL63!定义实常数R,1,0.25,0.0052,0.0052,0.5,0.5R,2,0.2025,0.0034,0.0034,0.45,0.45R,3,0.06,0.0002,0.00045,0.3,0.2R,4,0.25,0.25,0.25,0.25R,5,0.1,0.1,0.1,0.1!定义材料参数MP,EX,1,3.0E10MP,NUXY,1,0.2MP,DENS,1,2500!关键点*DO,II,1,1K, 1+(II-1)*20, 0, 0, (II-1)*6K, 2+(II-1)*20, 6, 0, (II-1)*6K, 3+(II-1)*20, 12, 0, (II-1)*6K, 4+(II-1)*20, 17, 0, (II-1)*6K, 5+(II-1)*20, 0, 5, (II-1)*6K, 6+(II-1)*20, 6, 5, (II-1)*6K, 7+(II-1)*20, 12, 5, (II-1)*6K, 8+(II-1)*20, 17, 5, (II-1)*6K, 9+(II-1)*20, 0, 10, (II-1)*6K, 10+(II-1)*20, 6, 10, (II-1)*6K, 11+(II-1)*20, 12, 10, (II-1)*6K, 12+(II-1)*20, 17, 10, (II-1)*6K, 14+(II-1)*20, 6, 1.875, (II-1)*6K, 16+(II-1)*20, 6, 3.125, (II-1)*6K, 18+(II-1)*20, 6, 1.875, 3.9K, 20+(II-1)*20, 6, 3.125, 3.9*ENDDO*DO,II,1,10K, 1+II*20, 0, 0, (II-1)*3+6K, 2+II*20, 6, 0, (II-1)*3+6K, 3+II*20, 12, 0, (II-1)*3+6K, 4+II*20, 17, 0, (II-1)*3+6K, 5+II*20, 0, 5, (II-1)*3+6K, 6+II*20, 6, 5, (II-1)*3+6K, 7+II*20, 12, 5, (II-1)*3+6K, 8+II*20, 17, 5, (II-1)*3+6K, 9+II*20, 0, 10, (II-1)*3+6K, 10+II*20, 6, 10, (II-1)*3+6K, 11+II*20, 12, 10, (II-1)*3+6K, 12+II*20, 17, 10, (II-1)*3+6K, 13+II*20, 0, 1.875, (II-1)*3+6K, 14+II*20, 6, 1.875, (II-1)*3+6K, 15+II*20, 0, 3.125, (II-1)*3+6K, 16+II*20, 6, 3.125, (II-1)*3+6K, 17+II*20, 0, 1.875, (II-1)*3+6+1.5 K, 18+II*20, 6, 1.875, (II-1)*3+6+2 K, 19+II*20, 0, 3.125, (II-1)*3+6+1.5 K, 20+II*20, 6, 3.125, (II-1)*3+6+2 *ENDDO*DO,II,11,11K, 1+II*20, 0, 0, (II-1)*3+6K, 2+II*20, 6, 0, (II-1)*3+6K, 3+II*20, 12, 0, (II-1)*3+6K, 4+II*20, 17, 0, (II-1)*3+6K, 5+II*20, 0, 5, (II-1)*3+6K, 6+II*20, 6, 5, (II-1)*3+6K, 7+II*20, 12, 5, (II-1)*3+6K, 8+II*20, 17, 5, (II-1)*3+6K, 9+II*20, 0, 10, (II-1)*3+6K, 10+II*20, 6, 10, (II-1)*3+6K, 11+II*20, 12, 10, (II-1)*3+6K, 12+II*20, 17, 10, (II-1)*3+6K, 13+II*20, 0, 1.875, (II-1)*3+6K, 14+II*20, 6, 1.875, (II-1)*3+6K, 15+II*20, 0, 3.125, (II-1)*3+6K, 16+II*20, 6, 3.125, (II-1)*3+6K, 17+II*20, 0, 1.875, (II-1)*3+6+1.8 K, 18+II*20, 6, 1.875, (II-1)*3+6+2.5 K, 19+II*20, 0, 3.125, (II-1)*3+6+1.8 K, 20+II*20, 6, 3.125, (II-1)*3+6+2.5 *ENDDO*DO,II,12,12K, 1+II*20, 0, 0, 39.5K, 2+II*20, 6, 0, 39.5K, 3+II*20, 12, 0, 39.5K, 4+II*20, 17, 0, 39.5K, 5+II*20, 0, 5, 39.5K, 6+II*20, 6, 5, 39.5K, 7+II*20, 12, 5, 39.5K, 8+II*20, 17, 5, 39.5K, 9+II*20, 0, 10, 39.5K, 10+II*20, 6, 10, 39.5K, 11+II*20, 12, 10, 39.5K, 12+II*20, 17, 10, 39.5*ENDDO*DO,II,2,13L, (II-1)*20+1, (II-1)*20+2L, (II-1)*20+2, (II-1)*20+3L, (II-1)*20+3, (II-1)*20+4L, (II-1)*20+5, (II-1)*20+6L, (II-1)*20+6, (II-1)*20+7L, (II-1)*20+7, (II-1)*20+8L, (II-1)*20+9, (II-1)*20+10L, (II-1)*20+10, (II-1)*20+11L, (II-1)*20+11, (II-1)*20+12L, (II-1)*20+5, (II-1)*20+9L, (II-1)*20+6, (II-1)*20+10L, (II-1)*20+3, (II-1)*20+7L, (II-1)*20+7, (II-1)*20+11L, (II-1)*20+4, (II-1)*20+8L, (II-1)*20+8, (II-1)*20+12*ENDDO*DO,II,1,12L, (II-1)*20+1, II*20+1L, (II-1)*20+2, II*20+2L, (II-1)*20+3, II*20+3L, (II-1)*20+4, II*20+4L, (II-1)*20+5, II*20+5L, (II-1)*20+6, II*20+6L, (II-1)*20+7, II*20+7L, (II-1)*20+8, II*20+8L, (II-1)*20+9, II*20+9L, (II-1)*20+10, II*20+10L, (II-1)*20+11, II*20+11L, (II-1)*20+12, II*20+12*ENDDO*DO,II,1,1L, (II-1)*20+14, (II-1)*20+18L, (II-1)*20+16, (II-1)*20+20*ENDDO*DO,II,2,12L, (II-1)*20+13, (II-1)*20+17L, (II-1)*20+15, (II-1)*20+19L, (II-1)*20+14, (II-1)*20+18L, (II-1)*20+16, (II-1)*20+20*ENDDOA, 1, 21, 25, 5*DO,II,2,12A, (II-1)*20+1, II*20+1, II*20+5, (II-1)*20+5, (II-1)*20+15, (II-1)*20+19, (II-1)*20+17, (II-1)*20+13 *ENDDO*DO,II,1,12A, (II-1)*20+2, II*20+2, II*20+6, (II-1)*20+6, (II-1)*20+16, (II-1)*20+20, (II-1)*20+18, (II-1)*20+14 *ENDDO*DO,II,1,12A, II*20+1, II*20+2, II*20+6, II*20+5A, II*20+2, II*20+3, II*20+7, II*20+6A, II*20+3, II*20+4, II*20+8, II*20+7A, II*20+5, II*20+6, II*20+10,II*20+9A, II*20+6, II*20+7, II*20+11,II*20+10A, II*20+7, II*20+8, II*20+12,II*20+11*ENDDO!立柱网格划分LSEL,S,,,181,192 !底层立柱LATT,1,1,1LESIZE,ALL,,,10LMESH,ALLLSEL,S,,,192,324 !2～12层立柱LATT,1,2,1LESIZE,ALL,,,5LMESH,ALL!梁网格划分LSEL,S,,,1,180LATT,1,3,1,LESIZE,ALL,,,8LMESH,ALL!剪力墙网格划分LSEL,S,,,372 !外剪力墙两端、内剪力墙顶端LSEL,A,,,413LSEL,A,,,461LESIZE,ALL,,,8LSEL,s,,,418 !内剪力墙底端LSEL,A,,,420LESIZE,ALL,,,3LSEL,s,,,325 !内剪力墙底端内侧LSEL,A,,,326LESIZE,ALL,,,6LSEL,S,,,375 !剪力墙空洞顶部LSEL,A,,,379LSEL,A,,,383LSEL,A,,,387LSEL,A,,,391LSEL,A,,,395LSEL,A,,,399LSEL,A,,,403LSEL,A,,,407LSEL,A,,,411LSEL,A,,,415LSEL,A,,,419LSEL,A,,,423LSEL,A,,,427LSEL,A,,,431LSEL,A,,,435LSEL,A,,,439LSEL,A,,,443LSEL,A,,,447LSEL,A,,,451LSEL,A,,,455LSEL,A,,,459LSEL,A,,,463LESIZE,ALL,,,2!剪力墙网格划分ASEL,S,,,1,24AATT,1,4,2AMESH,ALL!楼板网格划分ASEL,S,,,25,96AATT,1,5,2AMESH,ALLNSEL,S,LOC,Z,0 ！选取模型底端节点D,ALL,ALL ！施加位移约束ALLSEL,ALL ！重新选取所有节点/eshape,1.0/VIEW,1,1,1,1/ANG,1,270,XM,0/REPlotFINISH!************************************************************************** !************************第二步******************************************** !********************框架结构施加重力荷载********************************* !框架结构施加重力荷载ANTYPE,STATICNSEL,S,LOC,Z,0 ！选取模型底端节点D,ALL,ALL ！施加位移约束ALLSEL,ALL ！重新选取所有节点ACEL,0,0,9.8SOLVEFINISH/POST1SET,FIRSTPLNSOL,U,Z,0,1FINISH!************************************************************************** !************************第三步******************************************** !*************框架结构施加楼面活荷载D=3KN/M^2***************************** !框架结构施加楼面活荷载D=3KN/M^2FINISH/SOLUANTYPE,STATICNSEL,S,LOC,Z,0 ！选取模型底端节点D,ALL,ALL ！施加位移约束ALLSEL,ALL ！重新选取所有节点ACEL,0,0,9.8SOLVEFINISH/POST1SET,FIRSTPLNSOL,U,Z,0,1FINISH!************************************************************************** !************************第四步******************************************** !***********框架结构施加风荷载(基本风压=0.25KN/M^2,体形系数为1.0********** !框架结构施加风荷载(先Y方向，后X方向）分两次分别施加ANTYPE,STATIC*DIM,LOAD_1,ARRAY,12LOAD_1(1)=3.78,2.16,2.39,2.57,2.72,2.84,2.95,3.17,3.20,3.29,3.39,3.51*DIM,LOAD_2,ARRAY,12LOAD_2(1)=7.56,4.32,4.78,5.14,5.44,5.68,5.90,6.34,6.40,6.58,6.76,7.02*DIM,LOAD_3,ARRAY,12LOAD_3(1)=6.93,3.96,4.38,4.71,4.99,5.21,5.41,5.81,5.87,6.03,6.20,6.44*DIM,LOAD_4,ARRAY,12LOAD_4(1)=3.15,1.80,1.99,2.14,2.27,2.37,2.46,2.64,2.67,2.74,2.82,2.93*DIM,LOAD_A,ARRAY,12LOAD_A(1)=3.15,1.80,1.99,2.14,2.27,2.37,2.46,2.64,2.67,2.74,2.82,2.93*DIM,LOAD_B,ARRAY,12LOAD_B(1)=6.30,3.60,3.98,4.28,4.54,4.74,4.92,5.28,5.34,5.48,5.64,5.86*DIM,LOAD_C,ARRAY,12LOAD_C(1)=3.15,1.80,1.99,2.14,2.27,2.37,2.46,2.64,2.67,2.74,2.82,2.93*DO,II,1,12FK,1+20*II,FY,LOAD_1(II)*ENDDO*DO,II,1,12FK,2+20*II,FY,LOAD_2(II)*ENDDO*DO,II,1,12FK,3+20*II,FY,LOAD_3(II)*ENDDO*DO,II,1,12FK,4+20*II,FY,LOAD_4(II)*ENDDOSOLVEFKDELE,ALL,ALL !第二次施加风荷载,删除第一次的。