ABAQUS地震反应谱分析

ABAQUS反应谱法计算地震反应的简单实例Fan.hj2010年4月4日清明小长假，琢磨了下ABAQUS如何进行地震反应谱计算。现通过一小算例说明。问题描述：（本例的问题引用《有限元法及其应用》一书中陆新征博士ANSYS算例的问题）悬臂柱高12m，工字型截面（图1），密度7800kg/m3，EX=2.1e11Pa，泊松比0.3，所有振型的阻尼比为2%，在3m高处有一集中质量160kg，在6m、9m、12m处分别有120kg的集中质量。反应谱按7度多遇地震，取地震影响系数为0.08，第一组，III类场地，卓越周期Tg=0.45s。0.50.20.010.0083333160kg120kg120kg120kg0.01图1计算对象几点说明：本例建模过程使用CAE；添加反应谱必须在inp中加关键词实现，CAE不支持反应谱；*Spectrum不可以在keywordeditor中添加，keywordeditor不支持此关键词读入；ABAQUS的反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便的多。操作过程为：（1）打开ABAQUS/CAE，点击createmodeldatabase。（2）进入Part模块，点击createpart，命名为column，3D、deformation、wire。OK（3）Createlines：connected，分别输入0，0；0，3；0，6；0，9；0，12。OK。退出sketch。（4）进入property模块，creatematerial，name：steel，general--density，massdensity：7800，mechanical--elasticity--elastic，young‘smodulus：2.1e11，poisson’sratio：0.3.OK（5）Createsection，name：I，category：beam，type：beam,Continue,createprofile,name:I,shape:I,按图1尺寸输入界面尺寸，ok。在profilename选择I，materialname选择steel。Ok。（6）Assignsection，选择全部，done，弹出的对话框选择section：I，Ok。（7）Assignbeamorientation，选择全部，默认值，OK。（8）View--partdisplayoptions，在弹出的对话框里勾选，renderbeamprofiles，以可视化梁截面形状。（9）添加集中质量，Special--inertia--create，name：mass1，type：pointmass/inertia，continue，选择0，3位置点，done，mass：160，ok。create，name：mass2，type：pointmass/inertia，continue，选择0，6；0，9；0，12位置点（按shift多选），done，mass：120，Ok，dismiss。（10）Assembly--instancepart，instancetype选dependent（meshonpart），Ok。（11）Step--createstep，name：step-1，proceduretype选freqency，continue，在basic选项卡中，eigensolver选择频率提取方法，本例选用lanczos法，numberofeigenvaluesrequest，选value，输入10。Ok。再createstep，createstep，name：step-2，proceduretype选responsespectrum，continue，在basic选项卡中，excitations选择单向singledirection，sumations选择squarerootofthesumofsquares（SRSS）法，useresponsespectrum：sp(反应谱的name，后面再inp中添加)，方向余弦（0，0，1），scalefactor：1.进入damping选项卡，阻尼使用直接模态（directmodal），勾选directdampingdata，startmode：1，endmode：8，criticaldampingfraction：0.02。Ok。（12）进入load模块，Load--createboundarycondition，name：fixed，step选择initial，category选择mechanical，types选择displacement/rotation，continue，选择0，0点，done，勾选u1~ur3所有6个自由度。Ok。（13）进入mesh模块，object选择part，点seededgebynumber，选择所有杆，done，输入3，done，点assignelementtype，选择全部杆，done，默认B31，ok。点meshpart，yes。（14）进入job模块，name：demo-spc，source：model，continue，默认，Ok。进入jobmanager，点击writeinput，在工作目录生成demo-spc.inp文件。（15）进入ABAQUS工作目录，使用UltraEdit软件（或其他类似软件）打开demo-spc.inp，*Boundary关键词的后面加如下根据问题叙述确定的反应谱：*Spectrum,type=acceleration,name=sp0.1543,0.167,00.1915,0.25,00.2102,0.333,00.2241,0.444,00.25,0.5,00.3295,0.667,00.4843,1,00.5987,1.25,00.7868,1.667,01.0342,2.222,01.0342,10,00.3528,10000,0第一列为加速度，第二列为频率（图2）图2保存。（16）进入job模块，createjob，name：spc，source选择inputfile，inputfileselect：工作目录下的demo-spc.inp，continues，默认，ok，进入jobmanager，选择spc，submit，计算成功！（17）点击results进入后处理模块，可以看到最大位移为3.159cm，这与陆博士讲解的ANSYS结果3.1611cm基本一致。可以查看工作目录下的spc.dat文件得到详细的频率和模态分析结果（图3～4）图3图4