ANSYS地震力分析之时程分析

我们知道反应谱分析法是现代抗震设计的基本理论，它能反映出结构在不同自振周期和阻尼比下的最大反应，也就是在给定地震加速度时间过程下，粘滞阻尼体系的最大反应相对于自振周期和阻尼系数的函数关系。

但是反应谱分析中要用来地震参数，如地震动反应谱值受人为因素影响太大。而且，反应谱分析仅能给出结构各振型反应的最大值，而丢失了与最大值有关且对振型组合又非常重要的信息，如结构位移（或应力、弯矩）最大值发生的时间及其正负号，使得各振型最大值的组合陷入困境。所以，反应谱方法在实际分析中依然存在较大的误差。

国外相关试验研究也做出了总结，认为：

1）模态分析可以获得比较准确的自然频率和振型；

2）对于应力应变只能定性的分析应力危险区和应变过大区域，不能定量的分析；但是可以为产品的初期设计提供改善依据和参考；

利用ANSYS计算地震力除了反应谱分析法之外还有时间历程响应分析法。

时间历程响应理论的分析方法是通过输入对应于工程场地的若干条地震加速度记录或人工加速度时程曲线，通过积分运算求得在地面加速度随时间变化期间结构的内力和变形状态随时间变化的全过程，并以此进行结构构件的界面抗震承载力验算和变形验算。而且时间历程方法的另一个特点就是能够进行非线性的动力学性能分析，虽然在分析计算中将消耗大量的时间,但弥补了反应谱理论的

缺陷和不足。

在框架地震力分析中，步骤分为以下几个步骤：

1）建立模型

2）加边界条件

3）静力分析

4）模态分析

5）地震时程分析

一、静力分析

①施加重力加速度

acel,0.-9.8

②施加均布于梁上的压力

sfbeam,,2,pres,150000,150000

③结果后处理

etable,saxl,ls,1建立轴力单元结果表格

etable,epelaxl,lepel,1建立轴应变单元结果表格

二、模态分析

antype,modal

modopt,lanb,20,0,100,,off

mxpand,20,,,yes

modopt命令，用来定义模态分析选项，参数为

MODOPT, Method, NMODE, FREQB, FREQE, Cpxmod/PRMODE, Nrmkey, --, BlockSize

lanb是模态提取方法选项，20表示模态扩展数量，0表示自己感兴趣的频率范围，在这里表示频率范围为0~100Hz，freqb开始频率其默认值，程序会自动计算，freqe其默认值为1e8，

Nrmkey表示是模态振型是否进行正则化处理，其默认值为对质量矩阵的正则化，mxpand命令，用来定义模态扩展数

MXPAND

MXPAND, NMODE, FREQB, FREQE, Elcalc, SIGNIF, MSUPkey

Nmode的值设为-1时，表示不扩展，如果是0则扩展所有

Elcalc表示是否计算单元结果和反力，默认是不计算，

Msupkey表示是否将单元结果写入模态分析结果中，当elcalc设置为yes 后，msupkey默认值为yes，会对单元结果写入模态分析结果中，用于后面的模态叠加

三、地震时程分析

因为时程分析主要了解结构在任意载荷作用下下的动力响应，所以还要考虑阻尼效应

antype,trans

alphad,

betad,

timint,off !关闭时间积分

nlgeom,on !大变形选项打开

time,1e-6

kbc,1

acel,0,-9.8

solve

由于框架自身重力已经对结构产生了影响，设置一个分析时间为1e-6的瞬态分析，为下面的地震力分析，得到一个框架的预应力和预变形。

注意alphad设置的值为质量阻尼，其大小与周期成线性比例关系，和结构的运动相关，可让长周期分量极大程度地衰减。A阻尼与质量有关，主要影响低阶振型，只有当粘度阻尼是主要因素时才规定此值。Betad 为刚度阻尼，其与频率成线性比例关系，和结构的变形有关，可让高频分量衰减。B阻尼与刚度有关，主要影响高阶振型。

timint,on !积分选项打开

/input,dizheng,txt !读入地震时程曲线

delt_time=0.01 !时间间隔0.01s

*do,I,1,200

acel,0,ac(i),0

time,i*delt_time

solve

*enddo

对应一个时间点，加载一次地震加速度，并求解。利用一个循环实现时间的推移。