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1、硕士研究生学位课程讲义（2006）通用有限元程序ANSYS及应用(七)主讲：钱江 二OO六年四月七日7April20051通用有限元程序ANSYS及应用硕士研究生学位课程讲义（2006）第七讲内容提要9.ANSYS动力分析的基本功能及一维单元应用实例空间框架结构地震响应分析的谱分析法9.1ANSYS动力分析的基本功能简介9.2实体建模及刚性楼板假定的实施9.3模态分析求解过程（交互式输入及命令流）9.4谱分析法求解过程（交互式输入及命令流）9.5瞬态地震响应求解过程7April20052通用有限元程序ANSYS及应用9.1ANSYS
2、动力分析的基本功能简介ANSYS动力分析的基本功能模态分析谐响应分析（不做具体介绍）谱分析瞬态响应分析7April20053通用有限元程序ANSYS及应用9.1ANSYS动力分析的基本功能简介（续1）模态分析模态分析是所有动力学分析类型的最基础的内容；模态分析是用来确定结构振动特性的一种技术；描述结构振动特性的基本要素：固有频率（自振周期＝1/固有频率）振型振型参与系数(特定方向上某个振型在多大程度上参与了振动）模态分析结果可以直接用于指导结构设计；根据模态分析结果可以定性知晓结构对各类动力载荷的响应有助于在其它动力分析中估算求解控制参数
3、（如时间步长）模态分析只对线性结构成立!7April20054通用有限元程序ANSYS及应用9.1ANSYS动力分析的基本功能简介（续2）谐响应分析确定结构在已知频率的正弦（简谐）激励作用下响应的技术；荷载必须是已知大小和频率的谐波载荷（力、压力或强迫位移，可以是同一频率的多种载荷组合，各载荷可以是同相位也可以是不同相位）；谐响应分析结果是与激励同频率的节点谐位移（通常会与激励存在位相差），以及由节点位移得到的其它导出量，如：应力和应变等；单位力作用下的谐响应分析结果可以与富氏分析相联系；事实上，谐响应分析是模态叠加法的计算基础；谐响应分
4、析结果可以直接用于指导作旋转运动的结构设计；谐响应分析也只对线性结构成立!7April20055通用有限元程序ANSYS及应用9.1ANSYS动力分析的基本功能简介（续3）谱分析是模态分析的扩展，用于计算结构对地震及其它随机激励的响应；谱分析计算过程是将模态分析的结果与一个已知的输入谱相联系，计算结构在该输入谱荷载作用下的响应位移、应力等；谱分析由下列计算步骤构成：获得模态解计算谱解扩展模态组合各模态解谱分析也只对线性结构成立!7April20056通用有限元程序ANSYS及应用9.1ANSYS动力分析的基本功能简介（续4）瞬态响应分析是
5、一种确定随时间变化载荷作用下结构响应的计算技术；瞬态响应分析的三种求解方法：完整矩阵法（Full）缩减矩阵法（Reduced）模态叠加法（ModeSuperposition）模态叠加法只对线性结构成立；缩减矩阵法仅允许结构中存在简单的点点接触形式的非线性；完整矩阵法允许在分析中包括各种类型非线性，如：几何大变形、接触、塑性等，但对硬件资源要求较高本次课重点介绍完整矩阵法由于荷载的瞬变特性，交互式操作是不现实的!7April20057通用有限元程序ANSYS及应用9.2实体建模及刚性楼板假定的实施分析目的：地震作用下结构的线弹性动力响应分析
6、模型规划：梁、柱均采用BEAM4单元、楼板采用SHELL63建立属性表：单元类别：E1,BEAM4,!框架柱单元E2,BEAM4,!外环梁单元E3,BEAM4,!楼面梁单元E4,SHELL63,!楼面板单元材料属性：M1,!C30混凝土M2,!型钢单元实参数：R1,E1,BEAM4,!框架柱单元R2,E2,BEAM4,!外环梁单元R3,E3,BEAM4,!楼面梁单元R4,E4,SHELL63,!楼面板单元参照讲义第3章交互式建模或执行命令流文件生成框架结构。7April20058通用有限元程序ANSYS及应用9.2实体建模及刚性楼板假定的
7、实施（续1）实施刚性楼板假定的GUI操作命令执行UtilityMenu>Selet>Entities命令，弹出选取图元对话框，在选取类型表中选Nodes，选取标准表中选ByLocation，参数设定窗中输入Z坐标限定范围Min，Max为（4，4），单击OK按钮，即选中1层楼面的全部节点。执行MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>RigidRegion命令，弹出选取主节点对话框，图形上选中刚度中心处的节点120，单击OK按钮；弹出选取从节点对话框，选中该层其余所有节点，单击OK按钮，完成1层楼面的刚性楼板
8、约束。类似地，对2、3层实施刚性楼板约束7April20059通用有限元程序ANSYS及应用9.2实体建模及刚性楼板假定的实施（续2）！实施刚性楼板假定的命令流!!!!!!定义1层楼面刚性楼板
