水平循環(huán)荷載下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析的案例
鋼框架塔結(jié)構(gòu)在水平循環(huán)荷載下會(huì)怎樣？ABAQUS告訴你驚人真相
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展開 反向循環(huán)荷載下十字形連接鋼架結(jié)構(gòu)的分析
一 引言
國產(chǎn)自主有限元軟件iSolver在結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域有著高精度和高可靠性，已經(jīng)在許多工程案例中得到驗(yàn)證。目前，已發(fā)布的案例大多集中在單一載荷作用下的結(jié)構(gòu)分析，涉及的應(yīng)用場(chǎng)景主要是靜力分析或單一的動(dòng)態(tài)載荷。然而，在實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)往往需要承受多種載荷的綜合作用。為進(jìn)一步驗(yàn)證iSolver在復(fù)雜荷載條件下的分析能力，本文將使用iSolver對(duì)十字形連接的鋼架結(jié)構(gòu)進(jìn)行反向循環(huán)載荷分析，并與Abaqus的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證其計(jì)算精度和穩(wěn)定性。
二 算例描述
本算例研究的是一個(gè)十字形連接的鋼架結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是計(jì)算該結(jié)構(gòu)在一對(duì)反向循環(huán)載荷下的力學(xué)響應(yīng)。反向循環(huán)荷載在許多實(shí)際工程中具有廣泛的應(yīng)用，如橋梁、管道連接以及結(jié)構(gòu)抗震分析等。十字形連接的鋼架結(jié)構(gòu)在受到反向循環(huán)載荷時(shí)，其變形、應(yīng)力和疲勞性能尤為關(guān)鍵。因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其在這種荷載作用下的行為對(duì)工程設(shè)計(jì)具有重要意義。通過這一分析，我們不僅可以評(píng)估iSolver在復(fù)雜載荷下的表現(xiàn)，還能為今后的多荷載條件下的結(jié)構(gòu)分析提供參考。
1導(dǎo)入準(zhǔn)備好的幾何模型
圖1 導(dǎo)入幾何模型
2添加材料
點(diǎn)擊Module，選取Property，進(jìn)入材料屬性設(shè)置模塊，點(diǎn)選菜單Material→Create，打開Create Material對(duì)話框，創(chuàng)建材料屬性，如下圖所示。
圖2 添加材料
在對(duì)話框中對(duì)材料屬性進(jìn)行如下圖3所示的設(shè)置。點(diǎn)擊OK完成材料屬性的創(chuàng)建。
圖3 材料屬性
3添加單元屬性
然后繼續(xù)在Property模塊里點(diǎn)擊Section→Create Section按鈕，選擇Mechanical的Shell,Homogeneous。
展開 高層結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)
作者：袁程
郵箱：cheng.yuan@postgrad.curtin.edu.au
SAP2000結(jié)構(gòu)分析軟件具有強(qiáng)大的三維結(jié)構(gòu)整體性能分析功能，不僅可分析二維框架靜力分析，而且還可分析動(dòng)力非線性時(shí)程反應(yīng)和減震器和阻尼材料等。今天我分享一下如何使用SAP2000對(duì)高層混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)荷載作用下的力學(xué)分析。
以下為詳細(xì)的建模過程（多圖，注意流量）。
01
單位網(wǎng)格
選取基本單位制，設(shè)置grid，然后編輯尺寸。
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下動(dòng)態(tài)響應(yīng) ￥10
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在爆炸荷載作用下動(dòng)態(tài)響應(yīng)
鋼筋混凝土框架規(guī)格為兩層兩跨，爆炸施加的荷載為下降三角形脈沖荷載。
（一）鋼筋與混凝土之間的耦合：通過關(guān)鍵字*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID，將兩者變形協(xié)調(diào)統(tǒng)一；除此之外，高版本求解器，通過*BEAM_IN_SOLID關(guān)鍵字進(jìn)行耦合，后者為前者的進(jìn)階版本，更好收斂，本文為簡(jiǎn)單規(guī)整的鋼筋混凝土耦合，因此采用了前者，具體可見K文件。
（二）爆炸荷載施加：爆炸荷載施加主要有三種方法，一是通過實(shí)體建模，流固耦合的方法，這個(gè)方法下個(gè)帖子會(huì)進(jìn)行發(fā)布講解；二是通過關(guān)鍵字*load_Blast進(jìn)行施加，這個(gè)已經(jīng)在上一個(gè)帖子中說過了，感興趣的朋友可以去上一個(gè)帖子進(jìn)行瀏覽學(xué)習(xí)；三是通過經(jīng)驗(yàn)公式henrcy等，將炸藥的重量、距離、爆炸方式換算成下降三角形脈沖荷載進(jìn)行，本文聚焦第三種。
流程與K文件我放到了下面，喜歡的朋友可以下載一下。
展開 基于離散元循環(huán)荷載作用下的邊坡穩(wěn)定性分析
從應(yīng)力降低的幅度來看，在2 種動(dòng)力條件下，坡體大部分區(qū)域的應(yīng)力降低至初始應(yīng)力的1/10，顯然不利于邊坡穩(wěn)定，特別是在震后降雨、山洪暴發(fā)期易引發(fā)次生災(zāi)害。
對(duì)比圖8 和圖9，可知對(duì)于不同的動(dòng)力荷載，碎石土豎直邊坡的響應(yīng)機(jī)制明顯不同，其中1，2，3 號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向應(yīng)力和水平應(yīng)力在2 種地震波作用下無明顯差異，這是因?yàn)? 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離臨空的豎直坡面較近，顆粒間的相互作用力小于4，5 號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所以在地震波作用下其應(yīng)力衰減較快。而4，5 號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向應(yīng)力值在橫向地震波作用下的衰減速度要小于在縱向地震波作用下的衰減速度，5 號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平應(yīng)力的變化規(guī)律也是如此。上述現(xiàn)象說明縱向地震波作用下的碎石土內(nèi)部應(yīng)力的釋放要快于橫向地震波作用下，在地震波作用初期該現(xiàn)象易引發(fā)邊坡失穩(wěn)。
圖8 縱向地震波作用下的應(yīng)力演化特征圖
圖9 橫向地震波作用下的應(yīng)力演化特征圖
圖10 給出了地震荷載作用結(jié)束時(shí)坡體內(nèi)力鏈接觸分布特征，力鏈的形狀與顆粒間接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，力鏈越細(xì)，表明接觸力越小。圖10 與圖8、圖9 給出的監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力分布特征較為一致，在坡面兩側(cè)的坡肩、粗化層區(qū)域，接觸力很小，說明顆粒間的作用減小，顆粒處于相對(duì)松散的狀態(tài)，在汛期顆粒易隨水流遷移，形成較大的沖擊力，從而影響沿途邊坡穩(wěn)定性和基礎(chǔ)設(shè)施安全。
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