結構風荷載分析的案例
高層結構在風荷載作用下的結構響應
作者：袁程
郵箱：cheng.yuan@postgrad.curtin.edu.au
SAP2000結構分析軟件具有強大的三維結構整體性能分析功能，不僅可分析二維框架靜力分析，而且還可分析動力非線性時程反應和減震器和阻尼材料等。今天我分享一下如何使用SAP2000對高層混凝土結構進行風荷載作用下的力學分析。
以下為詳細的建模過程（多圖，注意流量）。
01
單位網格
選取基本單位制，設置grid，然后編輯尺寸。
【JY】YJK前處理參數詳解及常見問題分析（五）：風荷載信息
此處設置后，設計時將增加相應的一組風工況效應并自動組合。
（2）支持精細風、一般風、指定風荷載的計算。對于精細風計算，目前暫不支持指定各面上的體型系數。指定風荷載計算需要在指定風荷載對話框內主動運行一次“導入其他風向”按鈕。
（3）該風向風荷載計算時，迎風面寬度將取相應方向的結構投影寬度。
（4）與“斜交抗側力構件方向角度”類似，該角度不疊加“水平力與整體坐標夾角”參數。
（5）在前處理的風荷載菜單中，可支持對自定義風向上的節點風荷載交互修改。
（6）多方向風目前不支持的功能：橫向風振，扭轉風振，屋面精細風（梁上風吸壓力），體型系數交互修改。
4、結構寬深
根據GB50009-2012計算橫風向風振等效風荷載及扭轉風振等效風荷載時，需要確定結構截面的統一高度和寬度。
軟件默認按照所有樓層平面尺寸的平均值計算結構高寬，對于軟件默認處理誤差較大，比如底盤尺寸較大的結構，可手工輸入高寬值，使計算結果更符合規范規定。
5、結構截面形式
計算橫風向風振時，需指定結構截面形狀為矩形或圓形。程序未作自動判斷。
圓形截面結構橫風向風振等效風荷載根據《GB50009-2012》的附錄H.1計算。
矩形截面結構橫風向風振等效風荷載根據《GB50009-2012》的附錄H.2計算。
6、結構一階扭轉周期
計算扭轉風振時需輸入一階扭轉周期。
展開 鼓風機葉輪結構有限元分析
陜西鼓風機(集團)有限公司，是中國設計制造以透平機械為核心的大型成套裝備的集團 企業。承擔著軸流壓縮機、能量回收透平裝置（TRT）、離心壓縮機、離心鼓風機、通風機 等五大類共 80 個系列近 2000 個品種規格的產品生產任務。其中，主導產品軸流壓縮機和能 量回收透平裝置，均屬高效節能環保產品，在國內市場上處于相對壟斷地位,。近年來主要 采用國外的商用軟件進行數值模擬計算與分析，并與西安交大、西安理工大學等院校合作進 行物理模型實驗、分析及方案優化。由于商用軟件源代碼不開放，無法有效的進行產品優化 和創新，如果能擁有自主知識產權的開發軟件將會在國際同行業中處于領先地位。
2005 年 11 月鼓風機廠提出進行風機葉輪結構三維有限元分析與優化，我們采用并行有 限元程序自動生成系統 PFEPG 生成了三維計算程序，分別于 2005 年 12 月和 2006 年 9 月進 行了葉輪結構及體型分析和優化。該項成果可用于指導風機設計和制造。
葉輪機分析模型
葉片網格圖
總位移結果（單位：mm） 第一
主應力云圖（單位：MPa） 第
三主應力云圖（單位：MPa）
展開 基于ANSYS的整體張拉索膜結構荷載CAE分析
2.2ANSYS在結構體系動力特性分析中的應用
索膜結構體型復雜，對風振作用非常敏感，在風動力作用下易表現出強機構性特征，研究膜結構的動力特性非常重要。ANSYS軟件提供了模態分析的功能，可計算線性結構的固有頻率和振型，可進行有預應力模態分析、大變形靜力分析后有預應力模態分析等，能很好的應用于張拉索膜結構的動力特性分析中。應用ANSYS軟件對本文中的結構進行大變形預應力模態分析，首先對結構體系進行靜力求解，得到結構的靜力平衡位置，即結構成形態，動力分析時，取結構成形態作為動力分析的初始態。通過模態分析得到索膜成形態的自振頻率和振型，并分析其自振特性。提取前10階自振頻率和振型見表2，前4階振型圖見圖3。
分析表2及圖3可知：索膜成形態前10階振型均為西面屋蓋索膜的上下局部振動。這是由于西面屋蓋懸挑長度最長，因此剛度相對較弱，自振頻率比屋蓋其他方向小。模型前10階振型均為上下局部振動，未發生整體扭轉或脊索、谷索的平面外扭轉，說明上覆膜材提高了結構的水平剛度和扭轉剛度。
2.3ANSYS在結構體系彈塑性性能分析中的應用
對于許多工程問題，近似地用線性理論來處理可使計算簡單切實可行，并符合工程的精度要求，如對結構進行線性靜力分析，結構的剛度不變化，荷載與位移呈線性關系。但是許多問題的荷載與位移為非線性關系，結構剛度是變化的，用線性理論完全不合適，必須用非線性理論解決。結構非線性問題主要有幾何非線性、材料非線性、狀態非線性三類，通常結構非線性不是單純某類問題，如可能要同時考慮幾何和材料非線性問題，稱為雙重非線性問題，這些問題ANSYS均可解決。
展開 
反向循環荷載下十字形連接鋼架結構的分析
一 引言
國產自主有限元軟件iSolver在結構分析領域有著高精度和高可靠性，已經在許多工程案例中得到驗證。目前，已發布的案例大多集中在單一載荷作用下的結構分析，涉及的應用場景主要是靜力分析或單一的動態載荷。然而，在實際工程中，結構往往需要承受多種載荷的綜合作用。為進一步驗證iSolver在復雜荷載條件下的分析能力，本文將使用iSolver對十字形連接的鋼架結構進行反向循環載荷分析，并與Abaqus的計算結果進行對比，驗證其計算精度和穩定性。
二 算例描述
本算例研究的是一個十字形連接的鋼架結構，目標是計算該結構在一對反向循環載荷下的力學響應。反向循環荷載在許多實際工程中具有廣泛的應用，如橋梁、管道連接以及結構抗震分析等。十字形連接的鋼架結構在受到反向循環載荷時，其變形、應力和疲勞性能尤為關鍵。因此，準確預測其在這種荷載作用下的行為對工程設計具有重要意義。通過這一分析，我們不僅可以評估iSolver在復雜載荷下的表現，還能為今后的多荷載條件下的結構分析提供參考。
1導入準備好的幾何模型
圖1 導入幾何模型
2添加材料
點擊Module，選取Property，進入材料屬性設置模塊，點選菜單Material→Create，打開Create Material對話框，創建材料屬性，如下圖所示。
圖2 添加材料
在對話框中對材料屬性進行如下圖3所示的設置。點擊OK完成材料屬性的創建。
圖3 材料屬性
3添加單元屬性
然后繼續在Property模塊里點擊Section→Create Section按鈕，選擇Mechanical的Shell,Homogeneous。
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