結構地震響應的案例
Abaqus模擬 | 響應譜法求解結構地震響應
響應譜分析是一種頻域分析法，本質上可以看作為結構各階模態的一種線性疊加，必須是要基于模態分析的結果。
它表示的是結構受迫振動的振幅和激勵力頻率之間的關系，當然，這里的激勵力不一定是按照力的形式，也包含位移、速度、加速度的形式，通常我們采用加速度多一些，最后可確定在地震作用下結構的最大振幅，及對應頻率。
響應譜分析不能反應結構地震響應的全過程；僅限于彈性階段，不能給出各構件進入彈塑性變形階段的內力和變形狀態，無法找出結構的薄弱環節；主要適用于規則結構，不適用于不規則結構。
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展開 【CAE案例】結構仿真對層壓木質結構的地震響應進行自動化非線性建模中的應用
01 研究背景
本次研究對象木質結構，這種傳統材料其實有著顯著的各向異性。使用木頭制作的交叉層壓板（圖2），即CLT板同樣具有各向異性。CLT板材在兩個主方向上有不同的抗彎剛度和平面穩定性，在墻面和地板的建造中都有使用。
圖1 木材的各向異性
圖2 CLT板的結構
木質結構在地震的整體表現主要由接觸和離散的連接結構決定。連接結構對壓縮沒有反力，但對拉力或剪力有尖銳的響應，并且板與板之間的接觸是單邊的。
圖3 地震對結構的作用方式
02 自動化建模方法
藍色：墻面
黃色：墻間接觸面
綠色：墻地板接觸面
暗紅：地板面
鮮紅：角支架（只有抗剪剛度的K_T_D_L 彈簧）
黑色：WC/WFC/FC（有抗剪剛度和軸向剛度的K_T_D_L 彈簧）
紫色：拉力構件（只有軸向剛度的K_T_D_L 彈簧）
圖5 拉力構件的力學響應
圖6 網格
模型一共有449個面（61個CLT板），204個有接觸和摩擦的邊緣，1543個離散元件代表9種連接構件，211個板件連接。所有的組和連接區域都是自動生成的。
03 計算結果
線性模型
無摩擦接觸
非線性模型
有接觸摩擦，μ=0.2
非線性模型
有接觸摩擦，μ=0.2
低加速度時的兩種建模的差別
（左）直接連接，（右）有接觸和摩擦
（左）時變場驗證，（右） 累計場驗證
04 結論與展望
檢驗的應力場包括：
1. 板子的軸向（壓或拉）力與扭矩結合產生的板在縱向的應力；
2. 垂直于板的剪切力產生的縱向剪切應力；
3.
展開 結構地震波作用下的頻率響應模擬 ￥400
本案例仿真了一結構在一側受到低頻振動作用下的頻率響應結果，如圖1所示。
圖1 仿真結果
技術鄰周報Q15：ANSA/地震動響應/iSolver/子程序/SaaS/結構抗震/3DCS...
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1、iSolver案例分享：三維剛性壁面圓管聲模態計算
作者：snowwave02
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1821735
iSolver為一個完全自主的通用結構有限元軟件，對標國際主流結構CAE商業軟件Abaqus、Ansys、Nastran，支持結構分析的常用功能，線性及材料非線性的精度和Abaqus沒有誤差，效率和Abaqus相當， iSolver即可作為一個輕量化插件集成到Abaqus中，也自帶友好的三維可視化前后處理界面。本文以三維剛性壁面圓管聲模態分析的整個流程為例，將iSolver、Abaqus、理論計算結果進行對比。
2、ANSA局部模型更改，怎么快速修改網格？
作者：CAE備忘錄
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1821904
在我們產品設計周期中，模型更改是很常見的事。而整個模型都修改又顯得費時費力，并且對大部分網格做了很多重復性工作，會使我們工程師叫苦連天，因此，這里給大家介紹一種快速的修改網格的方法，讓大家減少煩惱，告別重復性工作。
3、搖擺平臺地震動響應仿真及分析
作者：
C乘風破浪
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822063
搖擺式平臺結構是一種自定心底座的搖擺系統，通過結構底部的獨立柱的抬升和搖擺運動，將上部結構與地面強激勵運動進行隔離。本案例基于ABAQUS 6.13建立了搖擺臺結構，并仿真了200次地震運動下動力響應。
展開 
EDF開源CAE | Code_Aster 對層壓木質結構的地震響應進行自動化非線性建模中的應用
01
研究背景
本次研究對象木質結構，這種傳統材料其實有著顯著的各向異性。使用木頭制作的交叉層壓板（圖2），即CLT板同樣具有各向異性。CLT板材在兩個主方向上有不同的抗彎剛度和平面穩定性，在墻面和地板的建造中都有使用。
圖1 木材的各向異性
圖2 CLT板的結構
木質結構在地震的整體表現主要由接觸和離散的連接結構決定。連接結構對壓縮沒有反力，但對拉力或剪力有尖銳的響應，并且板與板之間的接觸是單邊的。
如何抵御地震、風雪災害及偶然作用？烏魯木齊國際機場北航站區結構定制方案來解答
地震災害是地球上最嚴重的災害之一。地處印度板塊與歐亞板塊間相互頂撞最吃勁的新疆地區，天山山體被強烈抬升，地質構造運動劇烈、復雜，能量積累快，因而地震也多。
新疆地區最近五年內震級大于4級的地震分布
近年來，我國連年發生嚴重風雪自然災害而引起結構的破壞甚至倒塌事故，造成了巨大的經濟損失和人員傷亡。新疆地處我國西北，風雪荷載大，風雪災害多。
自然災害造成的建筑損壞
新建的烏魯木齊國際機場北航站區工程體量龐大、功能復雜，其政治經濟方面影響力大；航站樓為大跨度鋼結構對風雪荷載敏感；機場人員密集。本項目作為連接亞歐、面向中西亞的國際航空樞紐，一旦受到地震災害、自然災害或偶然荷載破壞，影響全線路運營。那么，有什么防護手段和應急措施，來保障交通樞紐的安全運營以及在緊急狀況下最大限度的保障旅客生命財產的安全呢？
隔震設計 地動樓靜
采用隔震技術可以隔離地震能量向上部結構輸入，顯著降低上部結構的地震響應，從而可以有效地保護結構免遭地震破壞。有了隔震支座，任你地動山搖，我自巋然不動！
地震時一般建筑物，“以剛制剛”
地震時采取隔震技術的建筑物，“以柔克剛”
基底隔震，減少填方
本工程場地比較特殊，航站樓用地范圍須進行回填，回填厚度大，最大填方高度約25m，平均填方高度約14m。采用基底隔震，增加的隔震層減少了土方回填量。
展開 利用HyperWorks進行地震區混凝土殼體結構設計
該套件被用來研究地震對建 筑物性能的影響，由地震引起的震動對外殼形狀的響應及模擬厚度變化的影響。
幾何可以很容易從其他 CAD 軟件導入到 HyperMesh，定義好模型屬性后、不同地震工況，直接利用 HyperWorks 的 OptiStruct 求解器進行模擬計算。得到地震載荷作用下不同的阻力和響應，從而可以預測的一系列的幾何形狀。此 外，在 OptiStruct 軟件內置的優化工具不僅可以在給定的約束條件下尋找一個更好的整體形狀，也可以被用來預測區 域的殼局部厚度變化引起的振動特性。
因此，HyperWorks 套件是用于獲取何種殼體結構形式對地震反應理解的有力工具。整體形狀的殼，特別是它的 曲率，從地震行為的影響來看，被證明是一個主要的影響振動特性的因素。通過增加曲率，從而增強相應的殼剛度， 結構的基本頻率也增加，確保它們的振動模式在地震時被較少地觸發。雖然厚度分布也是唯一的第二次重要的因素， OptiStruct 的尺寸優化是一個有用的工具，通過優化可以減少應力集中。這些認識能大大促進地震地區殼結構設計的 安全性。
結論
Altair 團隊優化專家的支持，HyperWorks 套件仿真的通用性，都證明了是本項研究的堅強后盾。該軟件的計算 效率允許進行大規模的模擬運算，同時，內置的優化方法被證明是用于探索結構行為強大的工具。這有助于 Altair 的 技術專家與普林斯頓的研究團隊一起進行探討性工作。Altair 的貢獻范圍從提供建模幫助，到引入不同的優化方法， 甚至寫一個自定義的腳本解釋某些數據的模型。 最后，研究人員計劃繼續探究不同的殼結構形態如何影響地震力的傳播以應用于真實的結構，如 Félix Candela。 此外，他們預計使用收集到的數據，設計可以抵抗地震具有創新性、低成本的材料的殼結構原型。
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。
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地震勵振的頻率響應分析
地震勵振的頻率響應分析.part1.rar
地震勵振的頻率響應分析.part2.rar
地震勵振的頻率響應分析.part3.rar
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 混凝土重力壩在地震載荷下的響應分析
ABAQUS_混凝土重力壩在地震載荷下的響應分析.pdf
Abaqus在民建領域的應用
在彈性階段的分析中，一般忽略其塑性特性，按彈性殼單元計算，細分后的殼單元大小一般為1～2m，按每個節點6個自由度計算，一棟70m高的剪力墻高層結構便可達到數萬個自由度的計算規模。下圖是某高層建筑剪力墻彈塑性分析結果。
框架結構地震響應分析
針對動力學問題，尤其地震響應，Abaqus既可采用隱式動力學算法，同時也可以進行顯式動力學分析，在時域內對結構的響應問題進行分析。下圖分別某高層結構的地震響應分析結果。
來源：達索系統大土木工程BIM發展聯盟
ABAQUS UEL 二次開發（Koyna混凝土壩地震響應計算）
概述：以Koyna混凝土壩為對象進行地震響應計算。將自編的八節點UEL和二十節點UEL應用到計算中。分別進行了混凝土壩模態計算和地震時程計算。
其中，在模態計算中共設置四種計算工況，分別為：ABAQUS-C3D8、UEL-C3D8、ABAQUS-C3D20、UEL-C3D20。
在地震時程計算中設置兩種計算工況，分別為：ABAQUS-C3D8、UEL-C3D8。
計算結果表明，自編UEL與ABAQUS自帶單元結果一致。
（）模型信息
Koyna混凝土重力壩位于印度孟買東南200 km處，1967年12月11日，Koyna混凝土重力壩遭受里氏6.5級的地震（Koyna地震），該地震給大壩和水電站等水工建筑帶來了巨大的損壞，給下游數十萬居民的人身生命財產安全造成了巨大損失，該大壩地震案例事后成為諸多學者進行地震作用下壩基動力相互作用、混凝土材料的動態力學性能等領域研究的對象。
Koyna混凝土重力壩的橫斷面尺寸如下圖：
該壩壩高113 m，壩頂寬度14.8 m，壩底寬度70 m，正常蓄水位91.75 m，壩基尺寸分別取向上游、下游延伸兩倍壩高，向地基方向同樣延伸兩倍壩高，向橫河向延伸20 m，最終的三維幾何模型示意圖如下圖：
采用六面體單元離散，有限元計算模型如下圖：
該模型的壩體和壩基共計用17950個六面體單元，其中壩體5000個，壩基12950個，壩基的網格采用疏密漸進過渡的方式避免計算結果在網格突變處不連續。
展開 『分享』隨機剪切柱在地震激勵下的演變隨機響應
隨機剪切柱是指固連于地面的剪切柱的某些物理參數是隨機變量,該模型在Niigata 地震激
勵下的響應屬于演變隨機響應。本文將新近發展起來的演變隨機響應問題的統一解法,推廣到用
于求解隨機結構振動響應問題。首先用這一方法求出每個樣本結構的隨機響應,然后用Monte
Carlo 法來進一步求隨機結構的集合隨機響應特性。這樣,與單純用Monte2Carlo 法進行數字模擬
相比,可使計算工作量大為減少。本文用隨機剪切柱的演變隨機響應問題加以說明
隨機剪切柱在地震激勵下的演變隨機響應.pdf
展開 基于多面體比例邊界有限元法的混凝土壩地震響應分析
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