MIDAS非线性边界分析.doc

例题11. 边界非线性分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen做边界非线性分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。此例题的步骤如下:1. 隔震器算例简介2. 设定操作环境及定义材料和截面3. 用建模助手建立模型4. 建立框架柱5. 楼层复制及生成层数据6. 定义边界条件7. 输入楼面荷载8. 定义结构类型9. 定义质量10. 输入时程分析数据11. 运行时程分析12. 时程分析结果13. 阻尼器算例简要分析14. 定义阻尼器特性值15. 查看阻尼器算例时程分析结果1.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen 进行边界非线性分析的方法。通过两个例题模型来分别说明 MIDAS/Gen在进行有隔震器和阻尼器的结构的时程分析过程及结果。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下： 轴网尺寸：见平面图 柱: 600x600 梁： 250x600 混凝土： C30 层高： 一五层 ：3.0m 地震波： El Centro 设防烈度： 7 分析时间： 20秒 图1. 分析模型2.设定操作环境及定义材料和截面在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面1. 主菜单选择 文件新项目2. 主菜单选择 文件保存: 输入文件名并保存3. 主菜单选择 工具单位体系: 长度 m, 力 kN注：也可以通过程序右下角随时更改单位。图2. 定义单位体系4. 主菜单选择 模型材料和截面特性材料： 添加：定义C30混凝土材料号：1 名称：C30 规范：GB(RC) 混凝土：C30 材料类型：各向同性5. 主菜单选择 模型材料和截面特性截面：添加：定义梁、柱截面尺寸 图3 定义材料图4 定义梁、柱截面3.用建模助手建立模型主菜单选择 文件新项目主菜单选择 模型结构建模助手框架： 输入：添加x坐标，距离6，重复4； 添加z坐标，距离6，重复1；距离3，重复1；距离6，重复1编辑： Beta角，90度；材料，C30；截面，250x600；生成框架；插入：插入点，0，0，0；Alpha，90度 。 图5 建立框架4.建立框架柱生成框架柱的步骤如下：主菜单选择 模型单元扩展：注：此处柱子高度-3，负号代表沿Z轴负向。扩展类型：节点线单元 单元类型：梁单元 材料：C30 截面：600600 输入柱子高度：dz=3在模型窗口中选择生成柱的节点 图6 生成框架柱5.楼层复制及生成层数据文件1：主菜单选择 建筑物数据复制层数据: 复制次数：5 距离：3 添加在模型窗口中选择要复制的单元2：主菜单选择 建筑物数据定义层数据:考虑刚性楼板 地面高度：点击，若勾选使用地面高度，则程序认定此标高以下为地下室注：需要输出时程分析层结果的时候，勾选时称分析结果的层反应 图7 生成层数据6.定义边界条件1：右键节点复制和移动： 选择底部节点( Z=-3),dx,dy,dz=0,0,-0.1,点击试用2：主菜单选择 模型边界条件一般连接特性值： 名称：ISO1 作用类型：内力 特征值类型：铅芯橡胶支座隔震装置 线性特性值：有效刚度 Dx 10000000 KN/m ， Dy 1000 KN/m，Dz 1000 KN/m 非线性特性值：Dy，Dz: 弹性刚度 1000 KN/m，屈服强度 100 KN 注：对于连接单元的Dx方向刚度指连接单元的轴向刚度，Dy、 Dz方向刚度指连接单元的剪切向刚度 屈服后刚度与弹性刚度之比 0.02 滞后循环参数 a=0.5 ,b=0.5 3：主菜单选择 模型边界条件一般连接： 名称：ISO1 类型：铅芯橡胶支座隔震装置 两点：点取 X=0,Y=0,Z=-3和Z=-3.1的两节点 勾选复制一般连接选项，复制轴 x ，间距 46,点击试用 重复上述步骤，将需要布置支座位置的节点一般连接布置好。 4：主菜单选择 模型边界条件一般支承: 在模型窗口中选择Z=-3.1嵌固点： 图8 输入一般连接特性值 图9 布置一般连接 图10 输入边界条件7.输入楼面荷载 1：主菜单选择 荷载静力荷载工况: DL：恒荷载 LL：活荷载 图11 定义荷载工况2：主菜单选择 荷载自重: 荷载工况：DL 自重系数：Z=1图12 定义自重 3：菜单选择 荷载定义楼面荷载类型： 定义各房间荷载:名称：OFFICE 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：4，2注：此处负号代表荷载方向沿Z轴负向。 名称：ROOF 荷载工况：DL（LL） 楼面荷载：6，0.5注： 楼面荷载分配不上，可检查分配区域内是否有空节点、重复节点、重复单元。 图11 定义楼面荷载4：主菜单选择 荷载分配楼面荷载: 楼面荷载类型：OFFICE 分配模式：双向（或长度）荷载方向：整体坐标系Z 复制楼面荷载：方向Z，距离43同样的方法输入ROOF楼面荷载图12 定义楼面荷载 图13 显示楼面荷载8.定义结构类型主菜单选择 模型结构类型结构类型：3D (三维分析) 将结构的自重转换为质量：转换到X、Y (地震作用方向) 图14 定义结构类型9.定义质量主菜单选择 模型质量将荷载转换成质量： 质量方向：X，Y 荷载工况：DL LL 组合系数：1.0 0.5图15 定义荷载质量10.输入时程分析数据 1：主菜单选择 荷载时程分析数据时程荷载函数: 添加时程函数: 时间函数数据类型：无量纲加速度 地震波：选Elcenth波（或其它波）最大值：0.035g注：抗震设计规范中，7度区多遇地震地震加速度时程曲线最大值取35,所以加速度最大值取0.035g图16 添加时程荷载函数2：主菜单选择 荷载时程分析数据时程荷载工况:添加荷载工况名称：SC1结束时间：20秒分析时间步长：0.02输出时间步长：2 分析类型：非线性分析方法：振型叠加法时程类型：瞬态（地震波），当波为谐振函数时选择线性周期。阻尼：直接输入， 输入所有振型的阻尼比：0.05图17 添加时程荷载工况3：主菜单选择 荷载时程分析数据时程荷载工况特征值分析控制:分析类型：默认即可频率数量：10（振型数）其它选项一律默认即可图18 特征值分析控制4：主菜单选择 荷载时程分析数据地面加速度时程分析荷载工况名称：SC1X方向时程分析函数：函数名称：Elcenth系数：1（地震波增减系数）到达时间：10秒（表示地震波开始作用时间）Y方向时程分析函数：函数名称：Elcenth系数：1（地震波增减系数）到达时间：15秒（表示地震波开始作用时间）Z方向时程分析函数：若不考虑竖向地震作用此项可不填水平地面加速度的角度：X、Y两个方向都作用有地震波时，如果输入0度，表示X方向地震波作用于X方向，Y向地震波作用于Y方向。如果输入90度，表示X方向地震波作用于Y方向，Y向地震波作用于X方向。如果输入30度，表示X方向地震波作用于与X轴成30 度方向，Y向地震波作用于与Y轴成30度方向。图19 定义地面加速度11.运行时程分析主菜单选择 分析运行分析以上为整个前处理阶段，包括建模、荷载输入、分析选项。12.时程分析结果 （与未加隔震支座结果对比）1：主菜单选择 结果分析结果表格周期与振型:注：周期与振型表格中，提供以下结果，各振型参与质量、振型参与系数、振型方向系数、参与质量。当需要判断模型的某一振型是X、Y向平动还是扭转时，需要综合振型参与质量和振型方向系数来判定。 图20 周期与振型表格（未加隔震支座） 图21 周期与振型表格（加隔震支座）2：主菜单选择 结果时程分析结果时程分析图形层数据图形层剪力最大值 图22 层数据图形图23 层剪力最大值（未加隔震装置）图24 层剪力最大值（加隔震装置）2：主菜单选择 结果时程分析结果层数据图形层剪切/倾覆弯矩(by step)图25 层剪力步骤图26 层剪力步骤输出图形 （未加隔震装置） 图27 层剪力步骤输出图形 （加隔震装置）13.粘滞阻尼器算例模型基本情况二维框架：只考虑XZ平面内自由度的时程分析 层高3米，总高度为十层 材料：钢材 Q345截面： W 27x94 （梁） W 36x135 （柱）图28 二维框架14.定义阻尼器特性值1：主菜单选择 模型边界条件一般连接特性值： 名称：Damper 作用类型：内力 特征值类型：粘弹性消能器 线性特性值：有效阻尼 Dx 1000 KN*sec/m 非线性特性值： Dx:阻尼类型：Maxwell模型消能器阻尼： 2000 kN参考速度：1 m/sec阻尼指数：0.5连接弹簧刚度：1000000 KN/m 2：主菜单选择 模型边界条件一般连接： 名称：Damper 类型：粘弹性消能器 两点：点取布置阻尼器连接的两个节点 重复上述步骤，将需要布置阻尼器位置的节点一般连