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，试计算在丫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

相应谱

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Ma in Me nu>Ge neral 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 | Cha nge Job name,将弹出Cha nge Job name 修改文件名）对话框。

2. 在En ter new job name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“ 0K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“ 0K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 SheII”，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仲元类型库）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 Constan，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，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 伪BEAM4 单

元定义实常数）对话框。单击“ CLOS”E 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 Model，s 将弹出Define Material Model Behavior （材料模型定义）对话框。

2. 依次双击Structural, Lin ear , 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. 在图的EX文本框中输入，PRXY文本框中输入。定义材料的弹性模量为N/m2，泊松比为。单击“ 0K按钮，关闭对话框。

4. 接着双击Density（见图，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，设定1号材料密度为3 Kgm3。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，

关键点3：0，0，

关键点4：0，0，

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 |MeshToo，l 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。

13. 单击对话框中的Material number （材料序号）下拉框，Real constant set number （实常数序号）和Element type number单元序号）下拉框，将其分别设置为：Material number 为1, Real constant set number为2, Element type number 为2BEAM4。单击对话框中的“ OK按钮关闭对话框，完成对线单元属性的设置。

14. 在Mesh Tool （网格划分工具）对话框中的Size Controls尺寸控制）区中，单击