1問題引出

在工程應用中，建筑材料多是以單層單一框架復合的多層多框架結構，因此僅僅針對單一框架進行受力分析并不能得到與實際情況相匹配的結果，那么針對多層多框架結果的受力分析就顯得尤為必要。

2問題描述

文中主要模擬在水平載荷作用下多層多框架結構的受力狀況，具體框架尺寸如圖1所示，圖中A點為水平載荷受力點，框架使用的材料為鋼鐵材質，材料參數特性如表1所示。

圖1 框架模型及相關尺寸

表1鋼鐵材料相關特性

彈性模量E	泊松比μ	屈服強度fy
2.1e11N/m2	0.3	3.45e8N/m2

3仿真平臺

本文所有仿真試驗均在Abaqus有限元軟件上進行，仿真基于艮泰計算機系統，cpu48核，memory128G；后續的后處理數據通過Origin完成。

4有限元建模

與ansys不同，abaqus進行結構力學仿真基于模塊化操作，因此用戶體驗更加友好，遵循有限元分析的流程：前處理、求解、后處理，具體在abaqus中來看，主要的操作步驟有：在abaqus/module中創建part，按照圖一說給尺寸繪制草圖，這一點類似于在ansys/DM中的sktech草圖繪制操作，這里一定要注意在定義部件的時候，使用類型將默認的solid更改為wire，不然系統會提示出錯。生成的幾何模型如圖2所示。創建模型之后進行材料創建及截面屬性賦予，除去鋼鐵材料屬性輸入表1中的基本材料參數，對于梁結構參數需要額外定義如圖3所示。最后還應當注意在使用梁截面形狀創建梁截面特性時，必須指定梁截面方向如圖4所示。在定義裝配步驟中設置默認，沒有特別需要注意的地方，設置分析步中應根據所要施加的載荷曲線來設置仿真時間（time period），這里因為在A點需要施加63秒的振動位移載荷，因此時間設為63。接下來通過載荷曲線實現位移加載，當然也可以通過力加載的方式實施，這里因為考慮到結果的收斂性，因此采用曲線方式施加。邊界條件定義是將多層框架最底層的四個節點設置固定即可。對于框架的網格劃分，設置網格大小為0.05，布置在結構上的種子如圖5所示，之后劃分網格，模型由綠色變為青色表示網格劃分完成。至此，該模型的前處理操作步驟完成，自上而下檢查模型設置，無誤后提交job manager求解。

圖2幾何模型

圖3梁結構參數定義

圖4梁截面方向定義

圖5網格種子布置

5結果

在提交求解任務后，可以通過任務管理查看求解過程，應該注意一定要等到狀態欄中的變為completed才可點擊results查看結果，在任務運行（顯示running）中打開results時程序會報錯。本文可以查看模型整體在施加載荷后的變形情況和應力變化及在載荷點處的位移。力變化曲線，分別如圖6、7、8所示。

5.1多層多框架結構的變形圖

圖6變形圖

圖7應力云圖

圖8節點力、位移隨時間變化的曲線

6展望

后續還可通過在不通節點處施加不同力載荷來觀察模型的變形情況以及滯回曲線，其結果都具有一定的相似性，不再贅述。