地震仿真的案例
木質(zhì)框架模型雙向地震仿真分析
本模型計(jì)算采用仿真工作站，CPU為至強(qiáng)E5-2650（10核心20線(xiàn)程），內(nèi)存64G。
4.3地震作用計(jì)算
采用隱式算法計(jì)算底部加速度時(shí)程作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，其基本思路如下：有限元分析分為兩個(gè)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(jìn)行地震時(shí)程分析，釋放水平兩個(gè)方向的約束，并施加雙向地震波加速度時(shí)程。為驗(yàn)證摩擦阻尼器的消能減震性能，進(jìn)行了未設(shè)置阻尼器與設(shè)置阻尼器的兩個(gè)模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比。兩個(gè)模型均作用峰值為250gal的雙向地震波時(shí)程曲線(xiàn)。圖8(a)為雙向250gal地震波，圖8(b)為6組地震波加速度反應(yīng)譜。從圖9~10能夠看出，阻尼器的布置能明顯減小結(jié)構(gòu)頂層位移和底部剪力。
五、阻尼力參數(shù)分析
為研究阻尼器屈服力對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，分別計(jì)算了峰值加速度為250gal和500gal的地震荷載作用下，阻尼器屈服力Fd分別為24N（方案A）、30N（方案B）、36N（方案C）時(shí)結(jié)構(gòu)各層加速度響應(yīng)、位移響應(yīng)、各層水平轉(zhuǎn)角響應(yīng)。
從圖可以看出，在24N~36N范圍內(nèi)，相同地震波作用下阻尼器屈服力的改變對(duì)各層峰值加速度影響不明顯。但是在大震下，結(jié)構(gòu)的峰值加速度有所增加，并且WE方向的各層峰值加速度包絡(luò)圖的形狀發(fā)生了明顯的改變。
通過(guò)以上對(duì)框架模型的數(shù)值計(jì)算分析，可得到以下結(jié)論：
1）模型的數(shù)值計(jì)算及加載測(cè)試結(jié)果顯示，摩擦阻尼器能有效提高此結(jié)構(gòu)模型的耗能能力，并且斜向棉繩拉索的設(shè)置，對(duì)結(jié)構(gòu)的層間位移起到了良好的控制作用。
2）有限元計(jì)算結(jié)構(gòu)各層的響應(yīng)結(jié)果顯示，在一定范圍內(nèi)隨著阻尼器屈服力增加，結(jié)構(gòu)各層的位移響應(yīng)降低。
展開(kāi) 大跨度鋼結(jié)構(gòu)地震過(guò)程仿真分析
大跨度鋼結(jié)構(gòu)地震過(guò)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(diào)侃“地球進(jìn)入振動(dòng)模式”，實(shí)際上從長(zhǎng)期來(lái)看，世界范圍內(nèi)的地震出現(xiàn)頻率和級(jí)別并無(wú)異常。在我們的科技水平還無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震的時(shí)候，防震救災(zāi)工作就顯得很重要，例如建筑設(shè)備的抗震能力能否抵抗住某次大級(jí)別地震，關(guān)系到人們生命安全問(wèn)題。
以某個(gè)大跨度鋼結(jié)構(gòu)為例，介紹一下CAE方法在地震分析中的應(yīng)用。
地震分析方法一般分為底部剪力法、反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法。CAE領(lǐng)域常用反應(yīng)譜法或時(shí)程分析法，時(shí)程分析法采用的載荷是某次具體的地震波，反應(yīng)譜法是多個(gè)地震波的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由時(shí)域轉(zhuǎn)換成頻域而來(lái)，從計(jì)算的經(jīng)濟(jì)性和通用性考慮，最常采用的是反應(yīng)譜法。
地震波反應(yīng)譜
學(xué)過(guò)力學(xué)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(dá)地表，因此震中地區(qū)的人們首先感到的是上下震動(dòng)，然后是橫向振動(dòng)，豎向地震的加速度值比橫向要小，國(guó)標(biāo)規(guī)定取橫向數(shù)值的65%，因此對(duì)地面設(shè)備造成最大破壞的是橫波的剪切作用。CAE分析過(guò)程也分為豎向地震和橫向地震。
在abaqus中采用反應(yīng)譜法進(jìn)行地震分析，需要先提取結(jié)構(gòu)的頻率，然后再進(jìn)行反應(yīng)譜分析，同時(shí)輸入定義好的反應(yīng)譜和阻尼，反應(yīng)譜可以是加速度譜、位移譜、速度譜等內(nèi)容：
提交計(jì)算后就可以得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)：
今年7月28日是家鄉(xiāng)唐山抗震40周年紀(jì)念日，在技術(shù)落后的年代，自然災(zāi)害帶來(lái)的后果是慘痛的。
文章轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)：SmartFEA
旨在分享知識(shí)，若侵即刪
展開(kāi) 基于Hyperworks和LSDYNA的擠壓仿真 附ls-dyna地震仿真下載
下載地址：ls-dyna地震仿真
海嘯引起的印度洋地震模擬仿真
本案例使用開(kāi)源軟件Gerris完成，下載鏈接：
http://gfs.sourceforge.net/wiki/index.php/Installation_summary
2004年印度洋海嘯是由于印度-澳大利亞和印度尼西亞的安達(dá)曼板塊邊界發(fā)生大規(guī)模斷層破裂（> 1000公里）造成的。該案例運(yùn)用格里利等人的斷層模型作為圣維南原理分析海嘯的初始條件。圖1a中的動(dòng)畫(huà)展示了波高的演變。追蹤波前中采用了自適應(yīng)方法（圖1.b），地形的動(dòng)態(tài)重建依據(jù)ETOPO1數(shù)據(jù)集。
640 (1).gif
640.gif
(圖1a)波高動(dòng)畫(huà)圖，圖中峰值大于2m小于 -2m；(圖1b)自適應(yīng)動(dòng)畫(huà)圖，圖中波前峰值為海拔0.8海里和-101海里。
圖2展示了斷層破裂后在超過(guò)10小時(shí)的時(shí)間達(dá)到的最大波浪高度。
圖2：超過(guò)10小時(shí)后最大波浪高度云圖（以1m為顯示間隔）：
(a)孟加拉彎，最小值（藍(lán)色）0m，最大值（紅色）5m。
(b) 蘇門(mén)答臘北部和泰國(guó)附近的細(xì)節(jié)，最小值（藍(lán)色）0m，最大值（紅色）大于8m。
最后，圖3給出了在印度洋特定位置的不同時(shí)間觀測(cè)波高（使用潮汐測(cè)量?jī)x）和模擬波高的對(duì)比圖。
圖3：在不同潮汐表位置觀測(cè)到的波高和模擬波高的對(duì)比。備注：水平軸是斷層破裂后的時(shí)間（以小時(shí)為單位）。
圖4：觀測(cè)波高（Jason-1衛(wèi)星測(cè)高儀）和模擬波高對(duì)比。
關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置：
# Segment 1
Init {}
{
D = 0
}
InitOkada D
{
x = 94.57
y = 3.83
depth = 11.4857e3
strike = 323
dip = 12
rake
展開(kāi) 
地震導(dǎo)致印度洋海嘯的波浪高度仿真
本案例來(lái)自陸面體科技公眾號(hào)：
在中美貿(mào)易戰(zhàn)僵持的技術(shù)背景下，今天就不用美國(guó)的軟件來(lái)講這個(gè)案例了，我們來(lái)試試法國(guó)的開(kāi)源軟件Gerris Flow Solver （以下簡(jiǎn)稱(chēng)Gerris）。Gerris由Stéphane Popinet創(chuàng)建，并由Institut Jean le Rond d'Alembert（該研究院屬于巴黎索邦大學(xué)）提供支持。現(xiàn)在Gerris的原始開(kāi)發(fā)人員現(xiàn)在已經(jīng)將開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)移到了Basilisk，它可以完成Gerris可以做的大部分工作，甚至更多。
軟件主要特點(diǎn)如下：
- 求解時(shí)間依賴(lài)的不可壓縮變密度Euler，Stokes或Navier-Stokes方程
- 求解線(xiàn)性和非線(xiàn)性淺水波方程- 基于流場(chǎng)特征的網(wǎng)格自適應(yīng)加密
- 復(fù)雜模型的網(wǎng)格自動(dòng)化生成
- 空間和時(shí)間二階精度
- 不限數(shù)量的對(duì)流、擴(kuò)散粒子追蹤- 可靈活加入源項(xiàng)
- MPI并行支持，動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡，并行可視化
- 基于VOF方法的多相流界面捕捉- 準(zhǔn)確的表面張力模型
- 多相電-磁流體動(dòng)力學(xué)
案例介紹
2004年印度洋海嘯是由于印度-澳大利亞和印度尼西亞的安達(dá)曼板塊邊界發(fā)生大規(guī)模斷層破裂
展開(kāi) 【CAE案例】結(jié)構(gòu)仿真對(duì)層壓木質(zhì)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)化非線(xiàn)性建模中的應(yīng)用
格物云CAE
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常用巖土材料參數(shù)和巖石物理力學(xué)性質(zhì)一覽表.pdf
[forum.simwe.com]LS-PrePost前處理基礎(chǔ)教程(by df_af_aq).pdf
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dyna的4種混凝土模型計(jì)較.pdf
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LS-DYNA3D中的應(yīng)力初始化1.rar
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LS-DYNA顯式時(shí)間步長(zhǎng)與沙漏控制.zip
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展開(kāi) 20180528吉林松原5.7級(jí)地震破壞力分析
對(duì)地震仿真感興趣的同學(xué)可關(guān)注陸老師課題組的微信號(hào)：luxz_lab
原創(chuàng)： 程慶樂(lè)孫楚津等 陸新征課題組
致謝和聲明：
感謝中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心為本研究提供數(shù)據(jù)支持。本分析僅供科研使用，具體災(zāi)情和災(zāi)損分析應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況確定。
一、地震情況簡(jiǎn)介
5月28日01時(shí)50分，在吉林松原市寧江區(qū)（北緯45.27度，東經(jīng)124.71度)發(fā)生5.7級(jí)地震，震源深度13公里。
二、強(qiáng)震記錄及分析
達(dá)里巴臺(tái)站記錄
臺(tái)站位置為北緯45.13度，東經(jīng)124.64度，震中距16公里（圖1）。記錄到水平向地震動(dòng)峰值加速度為159 cm/s2，豎直向地震動(dòng)峰值加速度為189 cm/s2。該地震動(dòng)與我國(guó)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜對(duì)比如圖2、圖3所示。
圖1 達(dá)里巴臺(tái)站位置
(a) UD
(b) EW
(c) NS
圖2 達(dá)里巴臺(tái)站地面運(yùn)動(dòng)記錄
圖3 達(dá)里巴臺(tái)站記錄反應(yīng)譜
三、地震動(dòng)對(duì)典型單體結(jié)構(gòu)破壞能力分析
(1) 對(duì)典型多層框架結(jié)構(gòu)破壞作用
將達(dá)里巴臺(tái)站記錄輸入平面布置如圖4(a)所示的6度、7度和8度設(shè)防的典型鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，得到其層間位移角包絡(luò)如圖4(b)所示。結(jié)果表明，基本無(wú)結(jié)構(gòu)損傷。
(a)RC框架結(jié)構(gòu)平面布置示意圖（單位mm）
(b) RC框架結(jié)構(gòu)層間位移角包絡(luò)圖
圖4典型多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)
(2) 對(duì)典型超高層結(jié)構(gòu)破壞作用
將達(dá)里巴臺(tái)站記錄輸入圖5(a)所示某典型超高層結(jié)構(gòu)1，得到其層間位移角包絡(luò)如圖5(b)所示，基本無(wú)結(jié)構(gòu)損傷。
(a) 某典型超高層結(jié)構(gòu)1
(b) 典型超高層結(jié)構(gòu)1層間位移角包絡(luò)圖
圖5典型超高層結(jié)構(gòu)1
將達(dá)里巴臺(tái)站記錄輸入圖6(a)所示某典型超高層結(jié)構(gòu)2，得到其層間位移角包絡(luò)如圖6(b)所示，基本無(wú)結(jié)構(gòu)損傷。
展開(kāi) 城市區(qū)域建筑抗震分析實(shí)例及應(yīng)用
?
1.研究背景
城市重要建筑的地震安全水平及韌性水平由于現(xiàn)代抗震及減震控制技術(shù)的大量應(yīng)用正在獲得實(shí)質(zhì)性提高，但其水平到底如何，最終提高到什么水平才能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于地震安全性的訴求，需要一個(gè)客觀的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)體系。因此，基于韌性的抗震設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步指導(dǎo)工程結(jié)構(gòu)的利益相關(guān)者采取更加合適的措施，去改進(jìn)或提高其韌性能力，或者采取其它的防災(zāi)備災(zāi)預(yù)案，從而達(dá)到更加有效的減災(zāi)目標(biāo)。而本實(shí)例主要從多尺度下進(jìn)行拋磚引玉，給出區(qū)域建筑地震仿真分析的實(shí)例。本貼僅探究城市區(qū)域性建筑的建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)抗震分析，暫不討論地震后城市引發(fā)的次生災(zāi)害及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等其他評(píng)估。旨在對(duì)于區(qū)域地震進(jìn)行可用于韌性評(píng)估較準(zhǔn)確的精細(xì)化分析。
由于土木工程的研究對(duì)象是材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)、建筑、社區(qū)、城市等多尺度的范圍，地震災(zāi)害會(huì)對(duì)各類(lèi)受災(zāi)體造成損傷，因此無(wú)論是小到一種材料、一個(gè)個(gè)體，還是大到一座城市區(qū)域，都存在韌性的問(wèn)題。從多尺度角度進(jìn)行問(wèn)題的拆分層次看，將區(qū)域建筑拆分成單體建筑，進(jìn)而拆分成構(gòu)件，進(jìn)而研究材料本構(gòu)。從該帖的驗(yàn)證研究思路將從本構(gòu)模型驗(yàn)證到構(gòu)件驗(yàn)證，進(jìn)而到單體建筑最后到區(qū)域建筑模擬分析。
展開(kāi) 澄清網(wǎng)友對(duì)振動(dòng)臺(tái)仿真方法的質(zhì)疑
結(jié)論：以上三個(gè)推導(dǎo)完全可以表明：振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)在基礎(chǔ)輸入加速度激勵(lì)的過(guò)程，在仿真中，完全可以用固定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)施加同樣的加速度激勵(lì)，當(dāng)然理論上加速度必須反相，但對(duì)于諧響應(yīng)分析單個(gè)激勵(lì)來(lái)說(shuō)，相位是不重要的。還有一點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)，該仿真方法求得結(jié)構(gòu)的加速度，速度以及位移是結(jié)構(gòu)相對(duì)于基礎(chǔ)的，是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不是絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。如果試驗(yàn)人員用實(shí)測(cè)的結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)（絕對(duì)加速度）和仿真的結(jié)構(gòu)加速度進(jìn)行對(duì)比，不要遺忘在仿真值的基礎(chǔ)上加上原加速度激勵(lì)。但更重要的是，考察結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形，只取決于結(jié)構(gòu)相對(duì)基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)，而不是結(jié)構(gòu)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。
Abaqus在橋梁工程中的應(yīng)用
Abaqus在橋梁施工，橋梁動(dòng)/靜力計(jì)算上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如橋梁的應(yīng)力分布、變形情況、自振頻率、振形、地震響應(yīng)特征、失穩(wěn)特征等等。
橋梁施工過(guò)程模擬
在橋梁施工方面Abaqus提供了單元生死（Model Change）、鋼筋混凝土材料屬性以及鋼筋預(yù)緊力等分析模擬功能。下圖是某大橋施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)受力分析。
橋梁模態(tài)分析
Abaqus提供了兩種求解振型的方法：Lanczos 方法和Subspace兩種方法，兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，分別實(shí)用于規(guī)模較大，頻率提取多的結(jié)構(gòu)和規(guī)模小，頻率提取少的結(jié)構(gòu)。下圖橋梁長(zhǎng)140m，高80m，其一階（左）和四階（右）振型如下圖所示
美國(guó)金門(mén)大橋地震響應(yīng)分析
Abaqus有功能強(qiáng)大的顯式求解器，下圖是利用Abaqus顯式求解器對(duì)美國(guó)金門(mén)大橋做的地震響應(yīng)分析。
斜拉橋結(jié)構(gòu)仿真分析
下圖的斜拉橋主跨布置成160+300+97m，橋梁全長(zhǎng) 557m，利用 Abaqus對(duì)該橋做的施工過(guò)程模擬、結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)及地震響應(yīng)分析結(jié)果。
下圖是結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析。
下圖是地震響應(yīng)時(shí)程仿真和分析。
來(lái)源達(dá)索系統(tǒng)大土木工程BIM發(fā)展聯(lián)盟
展開(kāi) 
Abaqus在地下及橋梁工程中的應(yīng)用
Abaqus在橋梁施工，橋梁動(dòng)/靜力計(jì)算上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如橋梁的應(yīng)力分布、變形情況、自振頻率、振形、地震響應(yīng)特征、失穩(wěn)特征等。
橋梁施工過(guò)程模擬
在橋梁施工方面Abaqus提供了單元生死（Model Change）、鋼筋混凝土材料屬性以及鋼筋預(yù)緊力等分析模擬功能。下圖是某大橋施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)受力分析。
橋梁模態(tài)分析
Abaqus提供了Lanczos 和Subspace 2種求解振型的方法，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，分別實(shí)用于規(guī)模較大，頻率提取多的結(jié)構(gòu)和規(guī)模小，頻率提取少的結(jié)構(gòu)。某橋梁長(zhǎng)140m，高80m，其一階（左）和四階（右）振型如下所示。
美國(guó)金門(mén)大橋地震響應(yīng)分析
峙于美國(guó)加利福尼亞州舊金山金門(mén)海峽之上，是世界著名的橋梁之一，橋身全長(zhǎng)超過(guò)1900m，利用10萬(wàn)多噸鋼材建成。Abaqus有功能強(qiáng)大的顯式求解器，利用Abaqus顯式求解器對(duì)美國(guó)金門(mén)大橋做的地震響應(yīng)分析。
斜拉橋結(jié)構(gòu)仿真分析
下圖斜拉橋主跨布置160+300+97m，橋梁全長(zhǎng) 557m，利用Abaqus對(duì)該橋做的施工過(guò)程模擬、結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)及地震響應(yīng)分析結(jié)果。
結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析
地震響應(yīng)時(shí)程仿真和分析
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