非線性有限元分析-作業(yè)

1、向摩去學(xué)TONGJI UNIVERSITY非線性有限元分析課程作業(yè)1 作業(yè)一：分另！1采用 ABAQUS、PERFORM ED, NosaCAD 計(jì)算一個(gè)三維框架結(jié)構(gòu)的自振特性根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010)和建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2001),設(shè)計(jì)一 6層5x3跨的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)平面圖見圖1,結(jié) 構(gòu)基本設(shè)計(jì)參數(shù)見表lo表1結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)信息結(jié)構(gòu)類型鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)總高18 m層高3 m層數(shù)6柱截面尺寸400 mm X 500 nun梁截面尺寸300 mm X 400 mm板屋200 nun材料信息鋼筋HRB335混凝土C20荷載信息恒載5.5

2、kN/m2活載3.5 kN/m2分別采用ABAQUS. PERFORMED、NosaCAD計(jì)算一個(gè)三維框架結(jié)構(gòu)的自 振特性。圖2為三個(gè)計(jì)算軟件中的模型圖。NosaCAD 模型PERFORAL3D圖 2ABAQUS、PERFORMED、NosaCAD 的框架模型圖3NosaCAD模態(tài)演示效果kafMHVR ! I AH 2 IfiblH 3 WT7JV I 0 Mil” 4 CAR ox«v 7 (Q仁 a fttiwirt ，O.ICWJ aw，8 au4a<*3M1aniaft117加Itfatn 八113 JtCMI5JW1J 41M，z”aiowoia>U4iaww

3、4M1T4QRROF"g%ii0 wr9MM5a'tnn,，xoat獨(dú)"Mawi爾35,防afMOinncwfQS%g1t*M«OR?1®ZV«fM(U"3UMM(WIWW,，WMMW*gM*U41McwrwoiUMWMC61AT'xusr«u*»G«4，“41%)1部64MH4I.?%4nwv*TW*M5«MAX>W1“3,3MWtlmzSTUMM9*42UIMAxm mHE，MU%C4XWWD.T1«msM。，ia”U W5niMi加114m3仍加處3”3g3

4、OlOIWUUVri4WMK4J卻冷$w«ggg63 6)6IA2I3341bi qi"一IW56>M“wm?yA腎ieiu2e” m 7 2T84 m)n4M( E勸內(nèi)備加3 SBtHM»3 編 T&OIOi 4? W1 2XSAW “一f*4 水出*E i24R)e，,1<l OUii ku aivm圖4NosaCAD模態(tài)分析結(jié)果表2NosaCAD前三階振型特性對比發(fā)現(xiàn),ABAQUS與Perform-3D計(jì)算出來前十階模態(tài)的周期與NosaCAD 計(jì)算出來的結(jié)果相近，誤差10%以內(nèi)。由此可見，對于模態(tài)分析，三種不同軟件 計(jì)算結(jié)果相近，增強(qiáng)結(jié)果

5、的準(zhǔn)確性和軟件的可信性。圖5 NosaCAD轉(zhuǎn)ABAQUS參數(shù)設(shè)置SWTUR坳2喇R Qm m sto OMM圖6 NosaCAD轉(zhuǎn)PERFORMED參數(shù)設(shè)置152作業(yè)二2.1 一個(gè)框架的反復(fù)加載模擬采用單根框架，高3000,跨度為4000,柱截面尺寸300x400,梁尺寸150x250, 材料：混凝土 C35,鋼筋HRB335,豎向活載1000,水平恒載500,分別設(shè)置在 梁柱節(jié)點(diǎn)，桿件端部20%設(shè)置為塑性校區(qū)，具體模型如圖7所示：圖7單根框架模型圖梁柱配筋如圖:如嘖型的a沏叵與右賦相日麗媯 O揄麗 O先雙強(qiáng)即才；吶兄寸不應(yīng)均為E住腌砌II 主要砒源ua蜘e用0?RiRK各傳1H在B俯芹1祖

6、伯想凱峋神詢項(xiàng)制冏原漸&播）關(guān)山圖8梁截而配筋2n氏冊31°13D16603.1857.603.1857.2201631D16201.0619.41016-3'.3ci-.ZBsaw正第日積13D16603.1857.23D16603.1857.31D16201.0619.41D16201.0619.與右W4晌石瑞a眄后4前出技澗筋放 。1箱?融： O 的痂而機(jī)主：H旗尺寸中也均為mm圖9柱截面配筋反復(fù)加載采用推覆分析功能，共有七次加載，具體設(shè)置如下:zs免笈蹄殛所期取0L1又基P1LL1旃R0.5SFWT自霞P1K）均有亞淺比加曲陵多次與4匚.，.h2hl口桁老UI

7、鼓中出m線國加津國fl 口No.推貨花蛀師比:ra6步三元成本次計(jì)苜1LL120050.血2DCI20028V3DL1250250.4Dtl300300vSDL13504C0IIB<>團(tuán)第i算目版格多效單自由京對質(zhì)瞰 tt®-i雌 取消及5?由ftR行衣電右第里KDHtR后視劇50L1B1IL1,班R05SFWTS®01卻給有先nL111 Ih2hl口餒壬謎收ft攤QK以EZ4軌加段度蛻.手帕炎角處但。）6No.生3呢就加荷比比蛀步本次計(jì)打4DL1200300V5DL1150400MV6DL1400500S07DL1-W300Eff><推意必達(dá)垓0命

8、*51目館位於三妁早日由這泡底I網(wǎng)蟲1 ，韌mtt段情用煙K取消圖10反復(fù)加載荷載設(shè)置選取端點(diǎn)，查詢位移荷載曲線，結(jié)果如圖所示:投顯外fS4相笑*勾0整點(diǎn)收修.儂孑2反力000i2.6COG2。.-038722.25.2?！?24。.-13T74i.3“1?工，一':,<：.5.OL、,v .-ZAIDC ”20GU6T.B0185O.-2XJ6G17.71.04025。.：一%：，.B1.20051 d,.-3X4362.D2.g68d.-3ATU5.102356660.-4.35D8&.一位K«OrxORvOR2結(jié)5逸脩S蛆反力方向益點(diǎn)位移-基地* &

9、;3,Ry輯入站點(diǎn)號I。關(guān)ifl圖11荷載位移曲線結(jié)果顯示出滯回現(xiàn)象，但是整個(gè)圖形比較飽滿，沒有明顯的捏攏現(xiàn)象出現(xiàn), 但是結(jié)果有著退化階段。2.2 對開孔剪力墻進(jìn)行推覆計(jì)算建立單片剪力墻，墻寬1500,高3000,墻厚100,墻上有加載梁,梁高200, 寬200,墻體中部開洞，寬500,高600,單元網(wǎng)格劃分為100,加載材料為：混 凝土 C30,鋼筋HRB335,詳情見圖12。ltllt3llI4-一uttLutuEti-t-ittigtitltLfwmttittt七Lu土一 ! 1lrT-ululu*iiWiUl'二題二 華何一 在驅(qū)青的方向逡在坐仲樂KS v設(shè)之由坐標(biāo)關(guān)出厘定I

10、|q vk I。 “z h 31 曲o出點(diǎn)pi和匕a定圖12開孔剪力墻模型頂部加水平向恒荷載200,墻面配筋，具體如圖13。 急士K 里 jyewX注：rx限寸位均為r三 間圖13墻面配筋示意圖經(jīng)過多次調(diào)整，最終推覆荷載加載如下：于3年自由畝時(shí)山攝用匚【灰板CR中附照慟誨1?5?計(jì)算目標(biāo)也移取料圖14推覆荷載加載圖加載完成后，加載梁端點(diǎn)，荷載位移曲線如圖15,可以看出，此時(shí)結(jié)構(gòu)已 經(jīng)達(dá)到最大承載力，位移增加的情況下，荷載基本保持不變。結(jié)點(diǎn)透£IttB也點(diǎn)笳入給巨巖結(jié)點(diǎn)：507噌鏟移一碘25地交力以5Or RyOz ®單位長雷Mkg 宜日國（憂圖15荷載位移曲線在荷載達(dá)到28

11、000N前，墻體基本保持較好的彈性，但是超過臨界荷載之后, 頂點(diǎn)位移急劇加大，結(jié)構(gòu)失效。2.3 分析三維框架地震作用下的目標(biāo)位移及其抗震性能使用NosaCad對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行推覆作用進(jìn)行抗震性能分析，主要查看其目 標(biāo)位移，以及不同地震下的能力譜等。具體配筋信息如下：03叱。14D221520530.24D221520.530.32D22760.2654.42D22f "E汗多元a湖你而笑引與右聞相：1：尺寸綸位均為(a)柱截而配筋杯里元比55左胡輸鐵翦防勢 。1第蒲洋O瘢號面機(jī)單彳福,tiSKVlISi5?船立WS的見©小S»注(加,2在：汕尺寸甲位均為mm(b)梁

12、截而配筋圖16截面配筋面圖17配筋信息顯示圖 推覆荷載信息如下圖：圖18推覆加載信息其中圖a為7度多遇地震下的目標(biāo)位移,推覆后目標(biāo)位移信息如下圖所示, 而圖b為7度罕遇地震下的目標(biāo)位移:(a) 7度多遇地震(b) 7度罕遇地虐圖19推覆分析目標(biāo)位移選取邊柱節(jié)點(diǎn)查詢層間位移：(a)節(jié)點(diǎn)串二a min u d 9) 占。1-0(b)層位移圖20推覆分析層位移2.4采用NosaCAD、ABAQUS、PERFORMED進(jìn)彳亍三維框架名吉構(gòu)地(1) NosaCAD時(shí)程分析時(shí)程分析相關(guān)參數(shù)設(shè)置如圖21所示:TJ崢此BX0W»ttHK計(jì)”為eitB時(shí)狀8不也效贓春的忘砒於CTWIIMX*5<

13、W«K> |ioi，yatni fMK 叵二j fW1C m ,；1»E±±J - ?！?m MB震作用下的彈塑性時(shí)程反應(yīng)計(jì)算，并做相關(guān)對比分析圖21時(shí)程分析參數(shù)設(shè)置對于地面加速度時(shí)程如圖22所示，分別為x方向與y方向。圖22地面加速度時(shí)程時(shí)程分析結(jié)果查詢，包括節(jié)點(diǎn)查詢與桿件荷載查詢，選取的節(jié)點(diǎn)與荷載如下 所示。圖23節(jié)點(diǎn)選取本次給出位移時(shí)程、速度時(shí)程、相對加速度時(shí)程三個(gè)結(jié)果，結(jié)果見圖24和 圖25oo»aw?7%.20arxnMiro2OOJO101MUd3C3W1$QgZQ?刈 2008。2”：7Q0TrXrtMTM03WWi

14、7;iaCacire1fm停 < ttfiftTrwcMff CaoMm匚3蛇力2MD 颯8 。，C6 Or Cn« 船好為K a i* Or , 02 u避，3mAUAfiworn,3:、；»“3 g»«1，三 j0 步及“5omqJQ(a)節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程ftu»iy g ”53 1K5M 40052 7例, 皿例 nwi i?Anr K4力nKq avary冬回方min 。但爾ElU O<iWW6tOqxqhi 力七E»« o*6。加O« Ofa “s* 0g -O1 6 Q一看Z1t A- B一rl

15、WLS力今<4I 卜H | q>«>"Cxra一(b)節(jié)點(diǎn)相對加速度時(shí)程16.j&mpe購且上監(jiān)f的電03113力2力m3 0*4 。，8,6 8 njuihm, uOr ，Or »rMAS gw 2 飛tf)OK支R0i«5B:'''；E0420 -. .-srw 巨:a.卜qm“3 M，閉 1(C)節(jié)點(diǎn)速度時(shí)程圖24 X方向時(shí)程分析結(jié)果9W£*10rsi»m)ouin««>M6、Q”3COH川W1M耐" WnWM«B?W* 8，6 8亶

16、Mn1。 iKTtW ：5>x和嫉力小“，0*1美6S1力如同O* <W幺ea9嚴(yán)力，»*，.茅力用是才，»r5匚J6xy!匕與Or 、Xifl(a)節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程ED;喇1。2如西日中 OCUciWMUIt 二3”皿GUCt3V-M«!.*JzmoO« Cu 曲c«r Or c«u 加力？!in 5 v«rQ： >/fVJM紈也、tftCtiM>«aeEZZ*« ，S*，k川他心"(b)節(jié)點(diǎn)相對加速度時(shí)程telTO O> Om和Om6 O«xWMft4皿沸

17、OgKMtMBt 桁 OswnnwMO*«6tH：lt OK”-a反為O» £a* K5?«fl*SW«i«*S，R*1 知B幻BB9 , 9«O> 9A而21(c)節(jié)點(diǎn)速度時(shí)程圖25 Y方向時(shí)程分析結(jié)果選取邊柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢，位移結(jié)果如下圖所示:“6租»5&e*MsaXGSfl付4“條«6*g Oc OvMid。的i-5W6<5q»wa麗E。陶s圖26時(shí)程分析層位移圖3作業(yè)三3.1 采用ABAQUS進(jìn)行單根單層框架的反復(fù)加載模擬見模型文件。3.2 采用ABAQUS進(jìn)行剪力墻推覆加載計(jì)算采用NosaCAD建立剪力墻模型，墻寬1500,高3000,墻厚100,墻上有加 載梁，梁高200,寬200,單元網(wǎng)格劃分為100,加載材料為：混凝土 C30,鋼筋 HRB335,同時(shí)在梁頂部添加恒荷教200,詳情見圖27。Assisi 匕圖27剪力搞模型示意圖對剪力墻進(jìn)行推覆加載，加教結(jié)果如圖所示。 壬必中*廨£住舊居中安工京的?松”g曲度對與博絲圖28加載示意圖讀取墻體頂部位移荷載曲線，