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1、ABAQUS 时程分析法计算地震反应的简单实例ABAQUS 时程分析法计算地震反应的简单实例（在原反应谱模型上修改） 问题描述： 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。 图 1 计算对象 第一部分：反应谱法 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
2、持反应谱； *Spectrum 不可以在 keyword editor 中添加，keyword editor 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 create model database。 （2）进入 Part 模块，点击 create part，命名为column， 3D、 deformation、wire。continue（3） Create lines ，在分别输入 0，0 回车；0，3 回车；0，6 回车；0，9 回车；0，12 回车。 （4）进入 property 模块，
3、create material ，name：steel，generaldensity，mass density： 7800mechanicalelasticityelastic，youngs modulus：2.1e11，poissons ratio：0.3. （5） Create section，name：Section-1，category：beam，type：beam,Continuecreate profile, name: Profile-1, shape:I, 按图 1 尺寸输入界面尺寸，ok。在 profile name 选择 I，material name 选择 steel。O
4、k （6） Assign section，选择全部，done，弹出的对话框选择 section：Section-1，ok。 （7） Assign beam orientation ，选择全部，默认值确定。 （8） Viewpart display options，在弹出的对话框里勾选，render beam profiles，以可视化梁截面形状。 （9）添加集中质量，Specialinertiacreate，name ： mass1，type：point mass/inertia，continue，选择（0，3）位置点done，mass：160，ok。create，name：mass2，typ
5、e：point mass/inertia ，continue，选择 0，6；0，9；0，12 位置点（按 shift 多选），done，mass：120，ok，dismiss 。 （10） Assemblyinstance part，instance type 选 dependent（mesh on part），ok。 （11） Stepcreate step， name：step-1，procedure type 选 freqency，continue在 basic 选项卡中， eigensolver 选择频率提取方法，本例选用 lanczos 法，number of eigenvalues
6、 request，选 value，输入 10.ok。再 create step，create step，name ：step-2，procedure type 选 response spectrum，continue在 basic 选项卡中， excitations 选择单向 single direction， sumations 选择 square root of the sum of squares（SRSS）法，use response spectrum：sp(反应谱的 name，后面再 inp 中添加)，方向余弦（0，0，1）， scale factor：1.进入 damping 选项
7、卡，阻尼使用直接模态（direct modal），勾选 direct damping data，start mode：1，end mode：8，critical damping fraction：0.02.ok。 （12）进入 load 模块，Loadcreate boundary condition，name：fixed ，step 选择initial， category 选择 mechanical，types 选择 displacement/ rotation，continue选择 0，0 点，done，勾选 u1ur3 所有 6 个自由度。Ok 。 （13）进入 mesh 模块，obje
8、ct 选择 part，点 seed edge by number，选择所有杆，done，输入 3， done点 assign element type ，选择全部杆，done ，默认 B31，ok。点 mesh part，yes。 （14）进入 job 模块，name：demo-spc，source：model，continue，默认，ok。进入job manager，点击 write input，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
9、后面加如下根据问题叙述确定的反应谱： *Spectrum,type=acceleration,name=sp 0.1543,0.167,0 0.1915,0.25,0 0.2102,0.333,0 0.2241,0.444,0 0.25,0.5,0 0.3295,0.667,0 0.4843,1,0 0.5987,1.25,0 0.7868,1.667,0 1.0342,2.222,0 1.0342,10,0 0.3528,10000,0 第一列为加速度，第二列为频率，第三列为阻尼比。 图 2 保存。 （16）进入 job 模块，create job，name ：spc，source 选择 i
10、nput file，input file select ：工作目录下的 demo-spc.inp， continue默认，ok，进入 job manager，选择 spc，submit，计算成功！Frequency must be increasing continuously in a spectrum definition （17）点击 results 进入后处理模块，可以看到最大位移为 3.159cm，这与陆新征博士讲解的 ansys 结果 3.1611cm 基本一致。可以查看工作目录下的 spc.dat 文件查看详细的频率和模态分析结果。 第二部分：时程分析 （1）进入 step 模块
11、，删除原 step1、step2。建立 step1（static general），用于施加重力（2）将 step1 结果作为动态分析的初始状态，time period 设置为 1e-10（很短时间）。建立 step2（dynamic implicit），进行动力时程分析time period 设置为 20（施加的加速度记录共 20s，间隔 0.02s），type：automatic，最大增量数量设置为 2000 步，将初始时间增量设置为 0.02，最小增量设置为 1e-15，最大增量设置为 0.02，half-step residual tolerance：100（控制 automatic
12、求解精度的值，在地震分析中应该设置多大为好？还没弄清楚！请大家赐教！）。另外，将非线性开关打开：在 Step Manager 对话框中点击 Nlgeom（3）将模型顶端节点设置为 set-1:toolssetcreate（在 tools 中设置，用于观察顶端节点的反应情况），同样的方法，底端节点设置为 set-2在 output 中设置需要输出结果，在 edit history output request 将 domain 改为 set，选择set1，在 displacement 里面选择 U。output history output requestmanagereditCreat H-O
13、utput-2，选择 set-2，同上（3）进入 property 模块，material editoreditmechanicaldamping 在材料中补充 damping，使用瑞利阻尼，质量系数 alpha 为 0.15，刚度系数 beta 为 0.01。（3）进入 load 模块，boundary condition manager，将 fix 在 step2 的 propagated 改为inactive（点击 deactivate）create 一个新的边界条件（在 step2），取消 z 向位移约束（以在该方向施加加速度）再 create 一个边界条件（在 step2），type
14、 为 acceleration/ angular acceleration,continue选择基底节点，勾选 A1，输入 1（加速度记录单位 m/s2），在 amplitude 后点 create，name：Amp-1，type：tabular ，continuetime span：total time 从 excel 文件 ac5 复制时间和加速度至 date 数据栏中（加速度时程按规范将最大值调整为 0.35m/s2）再 amplitude 下拉栏中选 Amo-1，ok。 Dimiss（4）进入 job 模块， Create job，submit。点击 result（5） result-history outputSpecial Displacement :U1 at Node 1 in NSET SET2 和 U1 at Node 5 in NSET SET1（同时按住 SHIFT 键可同时选择）plot(6)点击左 “XY Data”前的加号 出现 ，对_temp_1,_temp_3 分别单击右键，点击 edit，可将时程数据导出到 excel 文件中，利用excel 计算功能，算出相对位移（求差），再利用 excel 做出相对位移的时程曲线。注：原例中时程曲线如下本算法得到的曲线如下图
