ANSYS地震分析实例

土木工程中除了常见的静力分析以外，动力分析，特别是结构在地震荷载作用下的受力分析，也是土木工程中经常碰到的题目。结构的地震分析根据现行抗震规范要求，一般分为以下两类：基于结构自振特性的地震反应谱分析和基于特定地震波的地震时程分析。

　　本算例将以一个4质点的弹簧－质点体系来说明如何使用有限元软件进行地震分析。更复杂结构的分析其基本过程也与之类似。

　　关键知识点：

　　(a) 模态分析

　　(b) 谱分析

　　(c) 地震反应谱输进

　　(d) 地震时程输进

　　(e) 时程动力分析

　　(1) 在ANSYS窗口顶部静态菜单，进进Parameters菜单，选择Scalar Parameters选项，在输进窗口中填进DAMPRATIO=0.02，即所有振型的阻尼比为2%

　　(2) ANSYS主菜单Preprocessor->Element type->Add/Edit/Delete，添加Beam 188单元

　　(3) 在Element Types窗口中，选择Beam 188单元，选择Options，进进Beam 188的选项窗口，将第7个和第8个选项，Stress/Strain (Sect Points) K7, Stress/Strain (Sect Nods) K8，从None改为Max and Min Only。即要求Beam 188单元输出积分点和节点上的最大、最小应力和应变

　　(4) 在Element Types 窗口中，继续添加Mass 21集中质量单元

　　(5) 下面输进材料参数，进进ANSYS主菜单Preprocessor->Material Props-> Material Models菜单，在Material Model Number 1中添加Structural-> Linear-> Elastic->Isotropic属性，输进材料的弹性模量EX和泊松比PRXY分别为210E9和0.3。

　　(6) 继续给Material Model Number 1添加Density属性，输进密度为7800。

　　(7) 继续给Material Model Number 1添加Damping属性，采用参数化建模，输进阻尼类型为Constant，数值为DAMPRATIO

　　(8) 接着建立梁单元的几何属性，和上一个例子一样，采用Sections建模，进进ANSYS主菜单Preprocessor->Sections->Beam->Common Sections，选择Sub-Type为工字型，截面尺寸W1=0.2，W2=0.2, W3=0.5, t1=0.01, t2=0.01, t3=0.008

　　(9) 通过实参数输进集中质量单元的质量和转动惯量，在ANSYS主菜单中选择Preprocessor->Real Constants->Add/Edit/Delete菜单，在Real Constants窗口中选择Add，在Element type for Real Constants选择Mass 21，在Real Constant for Number 1窗口中输进1.6E2, 1.6E2，如图所示。即该质量单元在X和Y方向的质量都为160，由于本例子模型为平面题目，所以不必考虑Z方向的质量，同样也不考虑单元的转动惯量。

　　(10) 继续添加第二类集中质量，过程和上面一样，但是输进的质量数值为1.2E2, 1.2E2

　　(11) 完成以上工作就完成了模型的基本数据预备，下面开始建立物理模型。

　　(12) 在ANSYS主菜单中选择Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In Active CS，依次输进关键点编号和坐标：