地震分析的案例
大跨度鋼結構地震過程仿真分析
大跨度鋼結構地震過程仿真分析
近期，人們被日本九州地震和南美厄瓜多爾地震給震怕了，有人調侃“地球進入振動模式”，實際上從長期來看，世界范圍內的地震出現頻率和級別并無異常。在我們的科技水平還無法準確預測地震的時候，防震救災工作就顯得很重要，例如建筑設備的抗震能力能否抵抗住某次大級別地震，關系到人們生命安全問題。
以某個大跨度鋼結構為例，介紹一下CAE方法在地震分析中的應用。
地震分析方法一般分為底部剪力法、反應譜法和時程分析法。CAE領域常用反應譜法或時程分析法，時程分析法采用的載荷是某次具體的地震波，反應譜法是多個地震波的統計結果，由時域轉換成頻域而來，從計算的經濟性和通用性考慮，最常采用的是反應譜法。
地震波反應譜
學過力學的朋友都知道，地震波分為橫波和縱波，由于縱波的傳輸速度比橫波快，從振源首先到達地表，因此震中地區的人們首先感到的是上下震動，然后是橫向振動，豎向地震的加速度值比橫向要小，國標規定取橫向數值的65%，因此對地面設備造成最大破壞的是橫波的剪切作用。CAE分析過程也分為豎向地震和橫向地震。
在abaqus中采用反應譜法進行地震分析，需要先提取結構的頻率，然后再進行反應譜分析，同時輸入定義好的反應譜和阻尼，反應譜可以是加速度譜、位移譜、速度譜等內容：
提交計算后就可以得到結構在地震作用下的響應：
今年7月28日是家鄉唐山抗震40周年紀念日，在技術落后的年代，自然災害帶來的后果是慘痛的。
文章轉載自微信公眾號：SmartFEA
旨在分享知識，若侵即刪
展開 ANSYS workbench石油井架地震響應分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習石油井架模型的三維模型處理
2、學習地震響應分析相關的分析步的建立
3、學習地震響應分析相關的約束條件的建立
4、學習地震響應分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 石油井架地震響應分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
?
展開 地震災害概率分析(PSHA--Probabilistic Seismic Hazard Analysis)
1 引言
建設工程的地震安全性評價指標包括地震烈度復核、地震危險性分析、地震動參數確定、地震小區劃、場地震害預測、場址及周圍地震地質穩定性評價。地震安全性評價報告主要包括下列內容：(一)工程概況和地震安全性評價的技術要求；(二)地震活動環境評價；(三)地震地質構造評價；(四)設防烈度或者設計地震動參數；(五)地震地質災害評價； (六)其他有關技術資料。
地震工程分析(earthquake engineering analyses)的目標是確保結構可以承受一定程度的地面震動(ground shaking)，同時又能保持一定的穩定性能。這里就出現了一個問題：究竟多大程度的地面震動應該被用來進行地震工程分析？顯然，由于對未來地震的位置、震級和由此產生的震動強度都有非常大的不確定性，很難進行確定性分析，因此需要進行概率分析。地震災害概率分析 (簡稱PSHA，Probabilistic Seismic Hazard Analysis)的目的就是要量化這些不確定性，并將其結合起來進行分析，以便明確描述一個場地未來可能出現的地面震動的分布。這個操作過程類似于我們以前分析的節理巖體特性，即需要對每個變量假設一個分布規律。
2 超越概率
超越概率(Probability of Exceedance)是指在一定時期內，工程場地可能遭遇大于或等于給定的地震烈度值或地震動參數值的概率。為了評估地震震動對結構的風險，我們必須首先確定場地在一個給定烈度下的超越概率，通常指每年的概率(annual probability)， 如下圖所示，顯示出低的烈度被經常被超越，而高的烈度則很少被超越。地球上每天都在發生地震，大多數的地震震級都在5級以下。假想如果在某個特定地點比如唐山，持續地進行觀察，那么可以獲得出這個完整的曲線。
展開 基于粘彈性人工邊界的網架結構的摸態分析和地震分析（原創，如轉載，請注明出處）
分析類型：基于WORKBENCH的網架結構的摸態分析和地震分析
分析平臺：WORKBENCH17
技術難點：粘彈性人工邊界在WORKBENCH中的實現；WORKBENCH中的梁體單元連接
實現過程：
1、網架，柱采用梁單元188；
2、地基采用solid185
3/在網格邊界上所有結點加法向和切向combin14號單元用以模擬粘彈性人工邊界（有關理論可參考劉晶波老師的相關文章）。combine14單元的兩個結點，其中一個與實體單元相連，另一個結點固定。
(粘彈性人工邊界在ANSYS中的實現可參考我以前發的帖子《ANSYS知識普及系列15——粘彈性人工邊界在ANSYS中的實現》，網址為http://www.yqgqt.org.cn/content/post/292722)
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術背景：考慮粘彈性人工邊界的建筑抗震分析。提高分析精度。
工程意義：建筑結構抗震
研究對象：網殼結構
代做業務：地震動力學分析
展開 
高層建筑地震分析案例賞析
采用功率譜密度（PSD）的隨機振動的地震分析
ANSYS地震時程分析如何考慮結構自重的影響
很多朋友在用ANSYS做地震時程分析時，一直苦于如何在地震時程分析中考慮結構的恒載。
目前兩種比較典型的錯誤做法是：
一、先做靜力恒載工況分析，打開預應力pstres開關；然后轉到時程分析
結果：該做法結構恒載對后續時程分析毫無作用，結構時程分析的初始狀態依然是0。
二、直接將重力加速度加在地震波上，例如，acel,9.8+aceq(i)
結果：該做法相當于將重力加速度帶入了積分，相當于放大了地震波。
正確做法：在地震時程計算前，通過關閉與打開時間積分效應，來模擬結構恒載對地震時程分析的影響，一個典型的考慮結構恒載的地震時程分析步驟如下：
/solu
antype,trans
trnopt,full
timint,off !關閉時間積分效應
time,1e-6 !設置極小的時間荷載步
acel,,9.8 !施加重力加速度
solve !恒載求解
kbc,1 !階躍荷載
timint,on !打開時間積分效應
!==========
!讀取地震波
!==========
alphad,a
betad,b !阻尼定義
nsubst,1 !子步數定義
*do,i,1,N
time,0.02*i !時間點
acel,,aceq(i)
solve
*enddo
!========
save
展開 abaqus地震分析關于模型漂移問題
關于解決地震分析模型漂移的方法，某前輩在博客已經做了比較完美的解答，即基線修正法，http://blog.sina.com.cn/s/blog_417a7d700100z77g.html但這個方法只適用于隱式分析。如果模型是顯式分析該怎么解決呢？在顯式分析中如果添加了基線修正，就會提示keyword在顯式分析中不可獲得。自己的模型屬于車橋耦合振動，比較復雜，隱式計算太耗費時間，所以采用了顯式計算。有沒有在顯式分析的前提下解決模型漂移的辦法呢？求助.........
也歡迎大家在此帖下討論
展開 建筑物的自由振動和地震分析(1)---定義土層
1 引言
這個例子來自于Plaxis2D用戶手冊(Free vibration and earthquake analysis of a building)，用來顯示一棟五層樓的建筑在受到自由振動和地震載荷【地震載荷作用下的邊坡穩定性分析(Seismic Loading)】作用下的動力學分析。兩種計算采用了不同的動態邊界條件：
在自由振動(free vibration)中，使用粘性邊界(Viscous boundary)條件【PLAXIS 機器地基動力分析---Part II】，這種設置適用于動態源的位置位于網格內的問題【風速(Wind Velocity)計算】；對于地震荷載，使用自由場(Free-field)【發布PLAXIS 2D V22.02.00 新的改進要點；FLAC3D 7.0 新特性簡介(P1)---速度提升】和符合基礎邊界(Compliant base boundary)條件，此選項是地震分析的首選，在模型底部施加動態輸入，符合基礎邊界條件用來吸收向下的波，從而使波只向上傳播。
本題的主要內容包括：
(1) 進行動態計算
(2) 定義動態邊界條件(自由場、符合基礎和粘性）
(3) 使用動態放大系數(dynamic multipliers)定義地震
(4) 模擬結構的自由振動
(5) 使用具有小應變剛度的硬化土(Hardening Soil)模型對滯回行為(hysteretic behaviour)進行模擬
(6) 評估傅里葉頻譜(Fourier spectrum)的固有頻率
我們側重地震載荷的動力分析。
2 物理模型
該建筑物由5層樓板和一
個地下室組成。
展開 地震時程分析地震數據：四川阿壩州(5.12)馬爾康段
四川阿壩洲馬爾康附近的，5.12大地震邊上的。真實有效，單位花錢購來的，完整的地震歷時。提供常用的P50%10（50年超越概率10%），一般的工程設計地震常用這個,時間增量0.02秒。
為方便大家使用，已經將其轉化為標準的ABAQUS 輸入格式，數據文件是加速度，加速度單位是cm，請在加界中按0.01縮放！在INP中加入以下字段：
*AMPLITUDE, NAME=HAMPx, INPUT=X.inp
*AMPLITUDE, NAME=VAMPy, INPUT=Y.inp
*AMPLITUDE, NAME=VAMP, INPUT=Z.inp
----------------------------------------------------------------------------------------------
*Boundary, op=NEW, amplitude=HAMPx, type=ACCELERATION
“定義的約束集合名”, 1, 1,0.01（紅字）
----------------------------------------------------------------------------------------------
以下引用原報告，整多了據說會不和諧：
場地土層反應計算采用的輸入地震波是以地震危險性分析結果得到的基巖加速度峰值和基巖加速度反應譜?基巖地震相關反應譜作為目標譜，用人工數值模擬方法合成得到的，并以此作為場地地震反應計算的輸入地震波。
展開 abaqus 自重+地震，其中地震用反應譜分析，如何做？
abaqus 自重+地震，其中地震用反應譜分析，如何做？
ABAQUS反應譜法計算地震反應的簡單實例＋時程分析
琢磨了下ABAQUS如何進行地震反應譜計算。使用《有限元法及其應用》中的ansys算例的問題進行說明，供大家參考。
補充時程分析cae操作
ABAQUS地震時程分析小算例1-4.rar
demo-spc.rar
ABAQUS地震反應譜分析1-4.rar
【CAE案例】核電站中起重機的地震行為分析
它們在地震后必須保持機動性，并且需要避免倒塌損壞附近的設備。因此主要的起重系統保護被認為是安全和利益保障的重要因素，也是核電廠建筑物地震分析中的重要內容。
核島事故發生后，法國啟動了核電廠地震相關的重新評估，新的地震譜 SND被用于核電站系統、結構和組件的驗證以及尺寸的確定。SND可由兩種方式定義：
1.5倍核電站增強安全地震譜的包絡。
以概率方式定義的被研究站點的地震譜包絡，基準為20000年一遇的地震級別。
此研究旨在確認橋式起重機在SND級別地震下的行為是合理的。
圖1. 核電站中的輔助起重機
02 主要問題
當前，相關計算通過頻譜模態分析定時進行，在分析過程中使用的假設忽略了與摩擦和剛體運動有關的耗散，這導致了很大的保守性：施加在各種結構上的載荷被高估，并且基于此提出了復雜而且成本極高的加固解決方案。對于某些起重機，也基于物理基礎進行了非線性計算，但是一方面大量使用這一類計算會導致浪費計算時間；另一方面，剛體模態的出現導致使用了正比于剛度的瑞利阻尼，進而導致對低頻模態的衰減非常弱。
為了改進這些對特定起重機的研究，開發了一種使用通用結構仿真軟件進行動力學非線性瞬態計算的方法。這種方法考慮了滾輪在軌道上的摩擦、滾動和抬起，也考慮了內力限制系統的局部可塑性。該方法的非線性計算在由起重機特征模態組成的模態基礎上進行，并增加了與結構間接觸相關的靜力學模態。這增強了滾輪滾動的作用，同時極大地減小了傳遞到橋和托架的應力以及橋的變形。
03 振動臺實驗
2016年，法國原子能和替代能源委員會（CEA）、法國核安全與輻射防護研究院（IRSN）和法國電力公司（EDF）在振動臺上進行了相關測試，以研究橋式起重機的抗震性能。這些測試使用1/5比例的橋式起重機模型，其靈感來自菲尼克斯核電廠地裝卸起重器（每22米100噸）。
展開 框架結構近場、遠場地震非線性動力分析
遠場、近場地震結果分析
近場地震作用下選取特征點加速度最值對比/m/S2
最值
節點650
節點530
節點410
節點290
節點170
節點32
最大值
5.907
5.475
4.657
3.472
2.391
1.182
最小值
-4.946
-4.518
-3.798
-2.813
-1.760
-0.956
遠場地震作用下選取特征點加速度最值對比/m/S2
最值
節點650
節點530
節點410
節點290
節點170
節點32
最大值
4.14596
3.63658
3.2745
2.8727
2.3499
1.26615
最小值
-3.6055
-3.690
-3.6656
-3.2505
-2.42285
-1.34764
可以看出，相同峰值加速度工況下，無論是位移還是加速度放大效應，近場地震波作用下框架結構頂部節點的放大效應要大于遠場地震波，所以，在地震時程分析過程中，不能忽略近場地震波的放大作用。
展開 木質框架模型雙向地震仿真分析
因為最大靜摩擦力稍大于滑動摩擦力，造成試驗所得滯回曲線轉折點處產生一個尖角，見圖6(a),為簡化計算，有限元分析時取理想滯回模型進行計算，如圖6(b)[11]。
四、有限元分析
4.1 中密度纖維板框架結構模型
根據木質多層框架結構模型尺寸，建立了有限元模型，如圖7所示。采用ABAQUS中兩節點線形梁單元B31模擬框架梁柱，框架節點按剛接簡化處理。有限元計算時采用非線性彈簧單元SpringA模擬棉繩的非線性力學特性，受拉剛度取2N/mm，受壓剛度為0。采用連接單元CONN3D2模擬摩擦阻尼器。通過設置連接單元的初始剛度和屈服荷載，以實現摩擦阻尼器特性。此分析模型Fd取30N，初始剛度取60N/mm。因樓面與質量塊采用熱熔膠粘結，造成樓面剛度較大忽略其變形，所以不考慮豎向荷載對各層樓面的作用，因此進行有限元分析時，將質量均勻分配到各層梁柱節點處，采用點質量模擬各樓層質量塊。
本模型計算采用仿真工作站，CPU為至強E5-2650（10核心20線程），內存64G。
4.3地震作用計算
采用隱式算法計算底部加速度時程作用下的結構響應，其基本思路如下：有限元分析分為兩個步驟，第一步采用Static General 步驟施加豎向重力荷載，模型底面采用固定約束；第二步采用Dynamic Implicit 步驟進行地震時程分析，釋放水平兩個方向的約束，并施加雙向地震波加速度時程。為驗證摩擦阻尼器的消能減震性能，進行了未設置阻尼器與設置阻尼器的兩個模型計算結果對比。兩個模型均作用峰值為250gal的雙向地震波時程曲線。圖8(a)為雙向250gal地震波，圖8(b)為6組地震波加速度反應譜。
展開 ABAQUS UEL 二次開發（Koyna混凝土壩地震動力響應分析）
將以上三種單元應用到Koyna混凝土壩地震動力響應分析中，對比壩體關鍵點數據，驗證三種單元的計算結果吻合良好。
（一）模型基本信息
（1）材料信息
壩體彈性模量：E = 31027 MPa，泊松比：0.15，密度：2643 kg/m3。
壩體尺寸
（2）網格信息
模型網格
采用四節點單元離散壩體，共計1891個節點，1800個單元。
（二）Koyna混凝土壩模態分析
模態分析時將壩體底部設置固定邊界，約束雙向位移。
“ABAQUS”代表軟件自帶的四節點單元計算結果，“ABAQUS-CPS4”指的是用UEL實現的四節點單元計算結果，“UEL-SBFEM”指的是用UEL實現的SBFE單元計算結果，與“Chopra and Chakrabarti (1973)”的結果進行對比，可以看到三者計算精度基本保持一致。
第1階模態云圖（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
第2階模態云圖（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
第3階模態云圖（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
第4階模態云圖（分別為：ABAQUS、UEL_CPS4、UEL_SBFEM）
（三）Koyna混凝土壩地震動力響應分析
在壩體底部邊界輸入加速度時程（地表水平向、豎直向加速度地震動記錄見附件）。
展開 