結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析的案例
建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性與倒塌分析的參數(shù)化建模軟件PA-TRANS
一、 前言
隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷發(fā)展，復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)日益增多。其中，相當(dāng)多的高層建筑結(jié)構(gòu)超出我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、高層設(shè)計(jì)規(guī)程的適用范圍和設(shè)計(jì)規(guī)定。如何保障這些超限復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震安全性是目前工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)界極為關(guān)注的問題之一。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行抗震規(guī)范、高層規(guī)范，進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力彈塑性分析乃至倒塌過程模擬來評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)抗震安全性已成為超限建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要手段與依據(jù)。
采用纖維模型和分層殼模型的通用有限元軟件ABAQUS與采用集中塑性鉸模型和墻體宏觀模型的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程軟件相比，能夠得到更為準(zhǔn)確、細(xì)致的分析結(jié)果，現(xiàn)已成為結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析的主要工具之一。但目前基于 ABAQUS 平臺(tái)建立復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)模型十分繁瑣、耗時(shí)耗力，這制約了ABAQUS在結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析中的應(yīng)用。
為提高ABAQUS前處理建模效率，國(guó)內(nèi)已有一些單位與個(gè)人開發(fā)了結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換程序，實(shí)現(xiàn)了將工程軟件MIDAS/GEN、SAP2000、YJK模型轉(zhuǎn)換為ABAQUS有限元模型，從而省略了ABAQUS 的建模步驟，大大提高了復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析的效率。 但PKPM作為我國(guó)設(shè)計(jì)院最為常用的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件。特別是其中的PMSAP模塊，在我國(guó)常規(guī)的多層和高層建筑以及復(fù)雜的超高層、體育場(chǎng)館結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。如想實(shí)現(xiàn)PKPM的模型轉(zhuǎn)換為ABAQUS有限元模型，則需二次轉(zhuǎn)換，即首先將PKPM的模型轉(zhuǎn)為上述軟件模型，再轉(zhuǎn)為ABAQUS模型。此建模方法由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層次較多，容易遺漏結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息。
更為重要的是，上述轉(zhuǎn)換程序的最終轉(zhuǎn)換結(jié)果均是ABAQUS計(jì)算數(shù)據(jù)格式文件（INP文件）。而該計(jì)算數(shù)據(jù)格式文件極為復(fù)雜。若在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)模型信息時(shí)出現(xiàn)缺陷，均難以在ABAQUS中修補(bǔ)，這極大地影響了工程結(jié)構(gòu)分析工作。
展開 ABAQUS 建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析、靜力彈塑性Pushover分析、模態(tài)分析
ABAQUS軟件
建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析、靜力彈塑性Pushover分析、模態(tài)分析
剪力墻擬靜力加載
建模及結(jié)構(gòu)后處理
以上內(nèi)容，歡迎各位的留言交流，也可提供答疑服務(wù)！
多點(diǎn)輸入鋼框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析——結(jié)構(gòu)模型案例 ￥400
針對(duì)罕遇地震作用,本文采用位移輸入模式，對(duì)超長(zhǎng)鋼框架結(jié)構(gòu)建立有限元計(jì)算模型，分別采用一致激勵(lì)輸入和多點(diǎn)激勵(lì)輸入方法，進(jìn)行動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。通過數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中采用多點(diǎn)激勵(lì)輸入計(jì)算結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的響應(yīng)更合理。
在模型X向采用南北向的EL-centro波，為提高計(jì)算效率，對(duì)時(shí)程曲線的時(shí)間步長(zhǎng)縮短一倍，即采用時(shí)間間隔為0.01s，整體時(shí)間縮短一倍，由53.48s縮短為26.74s。由于EL-centro波記錄的是加速度時(shí)程，因此需要進(jìn)行兩次積分轉(zhuǎn)換為位移時(shí)程，對(duì)采用的加速度時(shí)程曲線進(jìn)行第一次積分得到速度時(shí)程，再進(jìn)行第二次積分得到位移時(shí)程。擬設(shè)定7度0.15g區(qū)在罕遇地震作用下，參考規(guī)范的峰值加速度取值為310cm/s2。
壓縮包提供了兩個(gè)分析模型，一致激勵(lì)輸入和多點(diǎn)激勵(lì)輸入用于對(duì)比分析。
展開 基于abaqus的大跨度鋼管混凝土柱-預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土格梁動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析 ￥100
<p>本模型基于實(shí)際工程建立，輸入Elcentro地震波進(jìn)行7度地區(qū)罕遇地震時(shí)程分析。持續(xù)時(shí)間15秒。該模型是單跨兩層實(shí)體結(jié)構(gòu)，該模型中涉及到的難點(diǎn)主要有鋼部件和混凝土部件本構(gòu)的設(shè)置，阻尼的考慮（需要首先進(jìn)行模態(tài)分析來獲取結(jié)構(gòu)頻率），預(yù)應(yīng)力施加，附加恒載和活載如何考慮即重力荷載代表值如何考慮（本模型采用非結(jié)構(gòu)質(zhì)量來考慮），地震波如何施加，如何對(duì)地震波的峰值進(jìn)行加速度的調(diào)整。同時(shí)由于本模型建模難度較大，故建立模型的方法也是一個(gè)難點(diǎn)。下圖為非結(jié)構(gòu)質(zhì)量的施加；地震波的施加；預(yù)應(yīng)力的施加；本構(gòu)的設(shè)置；附加中包含該實(shí)際工程結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析有限元模型，模態(tài)分析有限元模型，阻尼參數(shù)生成小軟件，軟件使用方法，地震波，峰值加速度的調(diào)整。共6部分。后期做一個(gè)用梁?jiǎn)卧獨(dú)卧M梁板柱的多層框架結(jié)構(gòu)的時(shí)程分析，同時(shí)該框架結(jié)構(gòu)配有鋼筋。敬請(qǐng)關(guān)注。
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ABAQUS實(shí)現(xiàn)一致激勵(lì)和多點(diǎn)激勵(lì)輸入的結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析
在7度0.15g區(qū)在罕遇地震作用下,采用位移輸入模式，采用南北向的EL-centro波，峰值加速度取值為310cm/s2，分別采用一致激勵(lì)輸入和多點(diǎn)激勵(lì)輸入方法，進(jìn)行動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。對(duì)時(shí)程曲線的時(shí)間步長(zhǎng)縮短一倍，即采用時(shí)間間隔為0.01s，整體時(shí)間縮短一倍，由53.48s縮短為26.74s。
加速度時(shí)程曲線
位移時(shí)程曲線
結(jié)構(gòu)模型
第600步是應(yīng)力云圖
頂層邊、角節(jié)點(diǎn)的相對(duì)柱底的X向位移
D1初始輸入端（C1組）；D2結(jié)構(gòu)中部（C3組）；D3結(jié)構(gòu)中部（C4組）；
D4最后輸入端（C6組）；S1一致激勵(lì)輸入角點(diǎn)
展開 MIDAS GEN——鋼板剪力墻高層鋼結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析模型
鋼板剪力墻模型.zip
一致輸入和多點(diǎn)輸入下超長(zhǎng)鋼框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析
這說明，整個(gè)結(jié)構(gòu)沒有進(jìn)入塑性屈服狀態(tài)。
多點(diǎn)激勵(lì)輸入中，在1分32秒時(shí)，出現(xiàn)峰值應(yīng)力，位置在X正向始端的第二排中部柱底，如圖6（b）所示，應(yīng)力明顯劃分為四個(gè)區(qū)域，在X正向第一、第二排位置應(yīng)力最大，每個(gè)柱子的最大應(yīng)力均達(dá)到235MPa；從X正向第三~第六排，為第二區(qū)域，主要應(yīng)力分布在20MPa以下；從X正向第七~第十排，為第三區(qū)域，主要應(yīng)力分布在6~10MPa之間；從X正向第十一~第十二排，為第四區(qū)域，主要應(yīng)力分布在20MPa以下。
由以上應(yīng)力分布可知，多點(diǎn)激勵(lì)輸入在豎向構(gòu)件產(chǎn)生的內(nèi)力要遠(yuǎn)大于一致激勵(lì)輸入。
（a）一致激勵(lì)輸入
（b）多點(diǎn)激勵(lì)輸入
圖6 底層鋼柱應(yīng)力分布圖（MPa）
3.5 耗能分析
在彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析中，結(jié)構(gòu)耗能主要為阻尼耗能和鋼構(gòu)件塑性耗能，兩種激勵(lì)輸入模式下的總耗能情況如表4所示。阻尼耗能和外力輸入能量隨時(shí)間分布如圖7所示。由3.4分析可知，一致激勵(lì)輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)各構(gòu)件未進(jìn)入塑性狀態(tài)，因而不會(huì)產(chǎn)生塑性耗能。在兩種情況下均以阻尼耗能為主，多點(diǎn)激勵(lì)的阻尼耗能為2045.53MJ，而一致激勵(lì)的阻尼耗能為561.83MJ，前者比后者多了3.5倍的耗能，多點(diǎn)激勵(lì)的塑性耗能為101.5KJ。由圖7所示，在1.5s之后，多點(diǎn)輸入的阻尼耗能逐漸大于一致激勵(lì)輸入的阻尼耗能。分析原因，主要是由于多點(diǎn)激勵(lì)輸入到結(jié)構(gòu)的能量大于一致激勵(lì)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)強(qiáng)烈，阻尼耗散的能量大。
展開 探索 ABAQUS 在土木工程中的應(yīng)用
其有限元分析需考慮鋼筋與混凝土粘結(jié)滑移，ABAQUS 的 Spring2 彈簧單元可模擬接觸性能，建模時(shí)連接鋼筋和混凝土節(jié)點(diǎn)的彈簧單元設(shè)置有講究，典型型鋼混凝土梁模型和破壞時(shí)應(yīng)力應(yīng)變分布展示了模擬效果。</p><p>? 復(fù)雜鑄鋼節(jié)點(diǎn)及柱腳：大跨空間結(jié)構(gòu)中，柱腳節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜關(guān)鍵。由于缺乏力學(xué)性能分析和承載力校核依據(jù)，ABAQUS 對(duì)其進(jìn)行有限元分析意義重大。通常先在 AutoCAD 建模再導(dǎo)入 ABAQUS，某復(fù)雜柱腳分析結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)作用明顯。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202412/2d2363a8a774df596baa62a9d5413d9d.png"></p><p>圖1 圓鋼管混凝土在純扭受力狀態(tài)下的截面剪應(yīng)力分布</p><p>2、建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析：復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)和罕遇地震下結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析離不開有限元軟件，ABAQUS 為此提供了重要參考。
展開 今晚直播 | ABAQUS土木結(jié)構(gòu)滯回分析及彈塑性時(shí)程分析
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為了提高仿真工程師、高校師生實(shí)際工程能力，技術(shù)鄰特開展2021年ABAQUS系列直播課，我們甄選了四個(gè)熱門方向（巖土、二次開發(fā)、橡膠分析、混凝土）的基礎(chǔ)入門課，助力小伙伴們夯實(shí)有限元基礎(chǔ)。
第二期直播《ABAQUS土木結(jié)構(gòu)滯回分析及彈塑性時(shí)程分析》將于今晚開啟，歡迎大家關(guān)注學(xué)習(xí)！
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目前，土木工程專業(yè)（結(jié)構(gòu)方向）在校研究生經(jīng)常采用ABAQUS軟件研究構(gòu)件（擬靜力試驗(yàn)數(shù)值模擬）和結(jié)構(gòu)（振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)值模擬、彈塑性時(shí)程分析）的抗震性能。在ABAQUS數(shù)值模擬中，大家普遍反映在模型簡(jiǎn)化、模型建立、模型收斂和模型調(diào)整等方面常存在自己解決不了的難點(diǎn)，本課程將講解如何進(jìn)行ABAQUS土木結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)抗震性能的數(shù)值模擬。
展開 『原創(chuàng)』用ABAQUS分析剪力墻動(dòng)力彈塑性怎樣建模
請(qǐng)問一下用ABAQUS分析剪力墻的動(dòng)力彈塑性時(shí)，可以用殼元建模嗎？我要比較不同的墻配筋在大震作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，鋼筋怎樣放進(jìn)殼元里面，是否提供混凝土的本構(gòu)關(guān)系？可以直接建立一個(gè)殼元的高層剪力墻模型進(jìn)行動(dòng)力彈塑性的分析嗎
石化控制室抗爆設(shè)計(jì)——多自由度動(dòng)力彈塑性分析(簡(jiǎn)支梁)
在上一篇文章《石化控制室抗爆設(shè)計(jì)——動(dòng)力分析方法概況》中，我們介紹了三種動(dòng)力分析的方法，分別是：等效靜力法、單自由度體系動(dòng)力分析、有限元方法。
目前較常用的是方法二：基于單自由度體系的圖解法。該方法的局限性也比較強(qiáng)，只能用于那些能簡(jiǎn)化為單自由度的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)、不能考慮構(gòu)件之間的耦合效應(yīng)、不能得到構(gòu)件反力時(shí)程、質(zhì)量/剛度傳遞系數(shù)為近似值、不能考慮二階效應(yīng)、抗力函數(shù)必須是理想彈塑性等。
在《Design of Blast Resistant Buildings in Petrochemical Facilities 》這本書中，作者將有限元方法看作是一種高級(jí)方法，可以避免以上單自由度方法的缺點(diǎn)。
接下來，我們看下在RFEM5中如何實(shí)現(xiàn)多自由度體系的動(dòng)力彈塑性分析。為了與單自由度體系圖解法的結(jié)果形成對(duì)比，本篇文章先進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)支梁的動(dòng)力彈塑性分析，下一篇文章再對(duì)一個(gè)框架進(jìn)行分析。
展開 
應(yīng)用ABAQUS進(jìn)行復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)分析
Abaqus上海土木研討會(huì)上的演講ppt.
Abaqus.rar
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性分析在ANSYS 中的實(shí)現(xiàn)
摘 要 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代土木工程中最常用的結(jié)構(gòu)形式。本文針對(duì)運(yùn)用ANSYS 進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)
構(gòu)的彈塑性分析，通過與理論解比較，依據(jù)分析對(duì)象的結(jié)構(gòu)層次（結(jié)構(gòu)、構(gòu)件）、分析類型（靜
力單調(diào)加載、反復(fù)加載）、荷載水平（線彈性、彈塑性），討論了單元類型、材料模型及模型參
數(shù)的選取，必要時(shí)甚至采用UPF 等二次開發(fā)工具進(jìn)行分析。分析表明，合理的模型可以得到令
人滿意的結(jié)果。
關(guān)鍵詞 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 彈塑性 ANSYS不錯(cuò)！
附件地址：http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=7957
展開 用ABAQUS做剪力墻的動(dòng)力彈塑性分析時(shí)可以采用殼元建模嗎
用ABAQUS做剪力墻的動(dòng)力彈塑性分析時(shí)可以采用殼元建模嗎
螺栓連接的彈塑性變形分析 附線性隨動(dòng)強(qiáng)化彈塑性理論基礎(chǔ)下載
1、真應(yīng)力-真應(yīng)變
工程和真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變：
工程應(yīng)力-應(yīng)變用于小應(yīng)變分析，但對(duì)于塑性必須用真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變，因?yàn)樗鼈兪遣牧蠣顟B(tài)更具代表性的度量。
如果引入工程應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，則可以用下面的公式把這些值轉(zhuǎn)換為真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變：
注意，僅對(duì)應(yīng)力轉(zhuǎn)換，有以下假設(shè):
材料是不可壓縮的 (大應(yīng)變可接受的近似值)假設(shè)試樣橫截面的應(yīng)力均勻分布。
2、彈塑性常用模型
1）屈服準(zhǔn)則：
屈服準(zhǔn)則用于把多軸應(yīng)力狀態(tài)和單軸情況聯(lián)系起來。
試樣的拉伸實(shí)驗(yàn)提供單軸數(shù)據(jù)，可以繪制成一維應(yīng)力-應(yīng)變曲線，已在前面介紹過。
實(shí)際結(jié)構(gòu)一般是多軸應(yīng)力狀態(tài)。屈服準(zhǔn)則提供材料應(yīng)力狀態(tài)的標(biāo)量不變量，可以和單軸情況對(duì)比。
2）常用的屈服準(zhǔn)則是von Mises 屈服準(zhǔn)則 (也稱為八面體剪切應(yīng)力或 變形能準(zhǔn)則)。von Mises 等效應(yīng)力定義為：
寫成矩陣形式
式中{s} 是偏差應(yīng)力，sm 是靜水應(yīng)力
關(guān)聯(lián)流動(dòng)：
– 塑性流動(dòng)方向與屈服面的外法線方向相同。
非關(guān)聯(lián)流動(dòng):
– 對(duì)摩擦材料，通常需要非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則 (在 Drucker-Prager 模型中， 剪脹角與內(nèi)摩擦角不同)。
強(qiáng)化準(zhǔn)則:
? 強(qiáng)化準(zhǔn)則描述屈服面如何隨塑性變形的結(jié)果而變化 (大小、中心、 形狀)。
? 強(qiáng)化準(zhǔn)則決定如果繼續(xù)加載或卸載, 材料將何時(shí)再次屈服。
– 這與呈現(xiàn)無硬化– 即屈服面保持固定的彈性-理想塑性材料完全不同。
? 等向強(qiáng)化 指屈服面在塑性流動(dòng)期間均勻擴(kuò)張。 ‘等向’ 一詞指屈服面的均勻擴(kuò)張，和 ‘各向同性’ 屈服準(zhǔn)則(即材料取向)不同。
等向強(qiáng)化適用于大應(yīng)變、比例加載情況。不適與循環(huán)加載。
展開 結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性分析的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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