Ansys_谱分析实例(地震位移谱分析)

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），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 Menu>General Postproc>List Results>Nodal 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 Title (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 Shell”，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．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 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1.2E-5，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．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15.11 的EX文本框中输入2.2E11，PRXY文本框中输入0.3。定义材料的弹性模量为2.2E11 N/m2，泊松比为0.3。单击“OK”按钮，关闭对话框。

4．接着双击Density(见图15.10)，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7.8E3，设定1 号材料密度为7.8E3 Kg/m3。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ANSYS6.1 的ANSYS Toolbar (工具条)上的“SAVE”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2：0，0，0.5

关键点3：0，0，1.0

关键点4：0，0，1.5

输入完最后一个关键点后，单击“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ANSYS6.1 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。