21206055_黄业胜_cae课程报告

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1、《工程抗震数值分析与软件应用》课程大作业报告——厂房墙体地震响应分析CAE课程报告1.问题描述结构自重静力与地震纯动力响应组合分析的apdl命令流开发与运用基本要求：依据class9_10.pdf的最后一页的作业建立ansys模型,考虑两个水平向地震波的共同作用(地震载荷按RG1.60标准谱缩放,谱值如下)，主要计算底部跨中单宽上的剪力与弯矩最大值,及顶部水平位移。分别进行静力、地震纯动力的ansysapdl命令流开发与计算。进行结果组合与静动组合的apdl分析与计算。加深对ansys中的静动组合分析的理解。分析不同阻尼值(0.02,0.05,0.10)的影

2、响。RG1.60标准谱(1g=9.81m/s2)(设计地震动值为0.1g)频率3392.50.25谱值(g)0.10.2610.3130.047与RG1.60标准谱对应的两条人工波见文件rg160x.txt与rg160y.txt1.数值分析框图思路与理论简介本次课程论文主要进行一下的计算，并试图对采用不同方法计算的结果进行对比分析。重力作用下静力计算模态分析不考虑重力考虑重力预应力谱分析谱分析x向(无重力)谱分析z向（无重力）+/-谱分析x+z向（无重力）自重谱分析谱分析x向(重力模态)谱分析z向（重力模态）谱分析x+z向（重力）时程分析时程分析(重力预应力

3、)时程分析（重力第一荷载步）时程分析(无重力)自重该问题主要牵涉到结构动力分析当中的谱分析和瞬态分析。其中，谱分析是模态分析的扩展，是用模态分析结果与已知输入谱结合进而计算模型的位移和应力的分析技术；瞬态分析则是随时间变化荷载作用下结构响应的技术。3.有限元模型与荷载说明(基本参数及其运用)几何尺寸按照题目所示确定，网格大小按0.5m控制，先划分面（shell62），拖拉形成体单元模型（solid45），约束底部所有自由度。基本参数根据题目已知条件选取，其中对于反应谱分析，直接输入标准谱阻尼采用阻尼比的直接设定；对于瞬态分析，取2800个荷载步，每个荷载步为

4、0.01s，每个荷载步分1个子步加载；阻尼采用瑞利阻尼（由阻尼比换算而来）。最终内力结果以底部跨中单宽的剪力和弯矩为依据（fsum命令得到）。最终水平位移以顶部跨中的中间节点的各方向位移为考察依据。4.数值结果与合理性比较4.1重力作用下重力作用下静力计算重力作用下顶点位移：UUX=1.507701056E-04；UUY=-7.950262566E-05；UUZ=-1.021180322E-17重力作用下底部内力值:FX’=-0.5688962E-03;FY’=-0.1797148E+08;FZ’=-0.4325793E-06;MX’=-0.4269416E

5、-05;MY’=-0.1113181E-05;MZ’=-804935.2重力作用下底部跨中单宽内力值:FX=103.8452;FY=-589547.2;FZ=-0.1573153E-07MX=-0.2881279E-08;MY=-0.1483841E-08;MZ=-27607.47模型体积:VOL748.500小结：由体积和密度可以求出重量，然后计算出y向受力：748.5*2450*9.8=17971485,对比底部内力值可知计算结果正确。比较重力作用下底部内力值和底部跨中单宽上的内力值，发现FY,FZ,MZ大致成比例（30倍），其他几组内力不成比例，可能因

6、为约束情况不一样。重力作用下变形图和y向内力分布图如图1所示。图1重力作用下变形图和y向内力分布图4.2模态分析分为不考虑重力和重力作为预应力施加两种情况进行模态分析，得到前28阶的自震频率和振型。两种情况下的自震频率列表如下：两种情况下振型相似，前六阶振型如下图所示：小结：由结果可知，考虑重力与否对墙体的自震频率和振型几乎没有影响，这与预应力效应只对柔性体系的模态分析影响比较大的观点相符。通过振型图和输出窗口中的系数，可以判断哪一阶模态对具体分析问题的影响，但是要真正明白其中的原委，还要学习。虽然查阅很多资料，对模态分析中参与系数，模态阻尼，有效质量等概念

7、还是不清楚，也凸显理论知识的重要性。4.3谱分析按照前面的分析思路，将各种情况的结果收集整理，汇总表格如下：1.自重+/-纯动组合的情况：x无重力z无重力x+z无重力自重自重+纯谱自重-纯谱ux2.94407E-037.45219E-182.94407E-031.50770E-043.09484E-03-2.79330E-03uy1.43406E-047.93103E-191.43406E-04-7.95026E-056.39032E-05-2.22908E-04uz1.23291E-163.09033E-053.09033E-05-1.02118E-173

8、.09033E-05-3.09033E-05fx2.