有限元方法與應(yīng)用譜分析課件

重力壩譜分析1如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的目錄重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的2如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的目錄重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的3重力壩1076120假設(shè)大壩的基礎(chǔ)嵌入到地基中，地基為剛性。密度為2500Kg/m3，彈性模量為35GPa，泊松比為0.2，大壩水位為120m，水的密度為1000Kg/m3。大壩設(shè)防地震烈度為8，水平方向地震速度值為0.2g。5反應(yīng)譜反應(yīng)譜曲線計(jì)算設(shè)計(jì)的壩體斷面需滿足規(guī)定的應(yīng)力條件：在中國(guó)，在基本荷載組合下，重力壩基面的最大垂直正應(yīng)力應(yīng)小于壩基容許壓應(yīng)力；在地震情況下，壩基容許出現(xiàn)不大的拉應(yīng)力。對(duì)于壩體應(yīng)力,在基本荷載組合下,下游面最大主壓應(yīng)力不大于混凝土的容許壓應(yīng)力；上游面的最小主壓應(yīng)力應(yīng)大于或等于0.25γH（γ為水的容重，H為壩面計(jì)算點(diǎn)的靜水頭）。6如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的目錄重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的7定義及目的什么是譜分析？它是模態(tài)分析的擴(kuò)展，用于計(jì)算結(jié)構(gòu)對(duì)地震及其它隨隨機(jī)激勵(lì)的響應(yīng)在進(jìn)行下述設(shè)計(jì)時(shí)要用到譜分析：建筑物框架及橋梁太空船部件飛機(jī)部件承受地震或其它不穩(wěn)定載荷的結(jié)構(gòu)或部件8如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的目錄重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析譜分析的定義及目的重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析譜分析的定義及目的10術(shù)語(yǔ)及概念什么是頻譜？用來(lái)描述理想化系統(tǒng)對(duì)激勵(lì)響應(yīng)的曲線響應(yīng)，可以是加速度、速度、位移和力;例如：考慮安裝于振動(dòng)臺(tái)上的四個(gè)單自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)它們的頻率分別是f1，f2，f3及f4，而且f1<f2<f3<f4。123412術(shù)語(yǔ)及概念響應(yīng)譜反映了激勵(lì)的頻率特征，因而可用于計(jì)算結(jié)構(gòu)對(duì)相同激勵(lì)的響應(yīng)一般步驟如下：對(duì)于結(jié)構(gòu)的每一個(gè)模態(tài)，計(jì)算在每一個(gè)方向上的參與系數(shù)

i，i是衡量該模態(tài)在該方向上的參與程度，根據(jù)外部激勵(lì)和陣型進(jìn)行確定（ANSYS在所有的模態(tài)分析中都進(jìn)行這一步的考慮，不管是否有響應(yīng)譜的輸入）接著，按Ai=Sii

*計(jì)算每一個(gè)模態(tài)的模態(tài)系數(shù)Ai，其中Si指的是模態(tài)i的頻譜值*對(duì)于加速度，速度和作用力譜，使用的是不同的公式，參見ANSYS理論手冊(cè)14術(shù)語(yǔ)及概念接著，按{ui}=Ai{yi}計(jì)算每一個(gè)模態(tài)的位移矢量{ui}，其中{yi}是特征向量，{ui}代表該模態(tài)的最大響應(yīng)為了計(jì)算結(jié)構(gòu)的整體響應(yīng)，單個(gè)模態(tài)響應(yīng){ui}需要以某種方式進(jìn)行組合，這就是所謂的模態(tài)組合將{ui}簡(jiǎn)單地疊加是很保守的，因?yàn)樗心B(tài)的最大值不是同時(shí)達(dá)到的，并且彼此之間不是完全同相位的在ANSYS中，可以有幾種模態(tài)組合技術(shù)（將在后面討論），具體選擇哪一種取決于政府或所采用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)15術(shù)語(yǔ)及概念A(yù)NSYS可進(jìn)行四類譜分析：?jiǎn)吸c(diǎn)響應(yīng)譜單一的響應(yīng)譜激勵(lì)模型中指定的多個(gè)點(diǎn)多點(diǎn)響應(yīng)譜不同的多個(gè)響應(yīng)譜分別激勵(lì)模型中不同的點(diǎn)動(dòng)力設(shè)計(jì)分析方法（DDAM）

由美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室定義的一種特定類型的頻譜，用于分析船用裝備的抗振性功率譜密度（PSD）

用于隨機(jī)振動(dòng)分析的一種概率分析方法16如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析基本概念和術(shù)語(yǔ)的理解譜分析的定義及目的目錄重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析譜分析的定義及目的重力壩簡(jiǎn)介如何進(jìn)行響應(yīng)譜分析譜分析的定義及目的17譜分析步驟三個(gè)主要步驟如下：建模獲得模態(tài)解轉(zhuǎn)換成譜分析類型定義響應(yīng)譜求解和察看結(jié)果建立模型獲得模態(tài)解進(jìn)行譜分析，獲得譜解進(jìn)行模態(tài)分析，模態(tài)擴(kuò)展進(jìn)行譜分析，模態(tài)合并查看結(jié)果建立模型獲得模態(tài)解進(jìn)行譜分析，獲得譜解進(jìn)行模態(tài)分析，模態(tài)擴(kuò)展進(jìn)行譜分析，模態(tài)合并查看結(jié)果18建模的典型命令流/PREP7ET，...MP，EX，...MP，DENS，…!建立幾何模型…!劃分網(wǎng)格…20獲得模態(tài)解建模獲得模態(tài)解：與通常的模態(tài)分析步驟相同少量不同之處將在后面討論典型命令：/SOLUANTYPE，MODAL21轉(zhuǎn)換成譜分析類型建模獲得模態(tài)解轉(zhuǎn)換成譜分析類型：退出并重新進(jìn)入求解器選擇新的分析類型：譜分析分析選項(xiàng)：后面討論阻尼：后面討論典型命令：FINISH !退出求解器/SOLUANTYPE，SPECTR23轉(zhuǎn)換成譜分析類型分析選項(xiàng)：頻譜類型：?jiǎn)吸c(diǎn)模態(tài)數(shù)：如果選項(xiàng)是0或空缺，所有的擴(kuò)展模態(tài)都被用于求解典型命令：SPOPT，SPRS，...24頻譜響應(yīng)的定義建模獲得模態(tài)解轉(zhuǎn)換成譜分析類型定義響應(yīng)頻譜：設(shè)置頻譜類型及激勵(lì)方向頻譜值對(duì)頻率的表格模態(tài)組合的方法26定義響應(yīng)頻譜設(shè)置：頻譜的類型：地震或作用力（不是PSD）地震頻譜-自動(dòng)地施加于基礎(chǔ)上作用力頻譜-人工地作用力施加于要求的各節(jié)點(diǎn)上激勵(lì)方向（總體直角坐標(biāo)系）：

對(duì)于地震頻譜，定義為一個(gè)單位矢量，1，0，0指的是在x方向；0，1，0指的是y方向，0，0，1指的是z方向?qū)τ谧饔昧︻l譜，符號(hào)FX，F(xiàn)Y，F(xiàn)Z已經(jīng)表示方向典型命令：SVTYPE，…SED，...27定義響應(yīng)頻譜頻譜值對(duì)頻率的表格：首先定義頻率表格，允許達(dá)到20個(gè)點(diǎn)然后定義相應(yīng)的頻譜值：

只有對(duì)于多條頻譜曲線才能指定阻尼比

對(duì)于作用力頻譜，頻譜值可通過(guò)施加的力的數(shù)值來(lái)改變比例典型命令：FREQ，…SV，...28定義響應(yīng)譜模態(tài)組合法：在模態(tài)組合中，規(guī)定的有效門限值能使模態(tài)組合時(shí)僅僅包含主要模態(tài)，有效門限值是某個(gè)模態(tài)的模態(tài)系數(shù)對(duì)最大模態(tài)系數(shù)的比率，為了在組合時(shí)包括所有模態(tài)，要采用0值作為門限值輸出類型是計(jì)算不同的響應(yīng)量，如位移、速度或加速度典型命令：MCOMB，...30求解及察看結(jié)果建模獲得模態(tài)解轉(zhuǎn)換成譜分析類型定義響應(yīng)譜求解及察看結(jié)果：求解當(dāng)前的載荷步模態(tài)組合計(jì)算作為Post1的命令寫入.mcom文件中典型命令：SOLVEFINISH31求解及察看結(jié)果察看結(jié)果：進(jìn)入Post1（通用后處理器）進(jìn)行模態(tài)組合：在求解階段，執(zhí)行這條操作的命令已寫入