非线性有限元分析-作业

1、向摩去学TONGJI UNIVERSITY非线性有限元分析课程作业1 作业一：分另！1采用 ABAQUS、PERFORM ED, NosaCAD 计算一个三维框架结构的自振特性根据混凝土结构设计规范(GB50010-2010)和建筑抗震设计规范(GB 50011-2001),设计一 6层5x3跨的钢筋混凝土框架结构，结构平面图见图1,结 构基本设计参数见表lo表1结构基本设计参数设计信息结构类型钢筋混凝土框架结构总高18 m层高3 m层数6柱截面尺寸400 mm X 500 nun梁截面尺寸300 mm X 400 mm板屋200 nun材料信息钢筋HRB335混凝土C20荷载信息恒载5.5

2、kN/m2活载3.5 kN/m2分别采用ABAQUS. PERFORMED、NosaCAD计算一个三维框架结构的自 振特性。图2为三个计算软件中的模型图。NosaCAD 模型PERFORAL3D图 2ABAQUS、PERFORMED、NosaCAD 的框架模型图3NosaCAD模态演示效果kafMHVR ! I AH 2 IfiblH 3 WT7JV I 0 Mil” 4 CAR ox«v 7 (Q仁 a fttiwirt ，O.ICWJ aw，8 au4a<*3M1aniaft117加Itfatn 八113 JtCMI5JW1J 41M，z”aiowoia>U4iaww

3、4M1T4QRROF"g%ii0 wr9MM5a'tnn,，xoat独"Mawi尔35,防afMOinncwfQS%g1t*M«OR?1®ZV«fM(U"3UMM(WIWW,，WMMW*gM*U41McwrwoiUMWMC61AT'xusr«u*»G«4，“41%)1部64MH4I.?%4nwv*TW*M5«MAX>W1“3,3MWtlmzSTUMM9*42UIMAxm mHE，MU%C4XWWD.T1«msM。，ia”U W5niMi加114m3仍加处3”3g3

4、OlOIWUUVri4WMK4J却冷$w«ggg63 6)6IA2I3341bi qi"一IW56>M“wm?yA肾ieiu2e” m 7 2T84 m)n4M( E劝内备加3 SBtHM»3 编 T&OIOi 4? W1 2XSAW “一f*4 水出*E i24R)e，,1<l OUii ku aivm图4NosaCAD模态分析结果表2NosaCAD前三阶振型特性对比发现,ABAQUS与Perform-3D计算出来前十阶模态的周期与NosaCAD 计算出来的结果相近，误差10%以内。由此可见，对于模态分析，三种不同软件 计算结果相近，增强结果

5、的准确性和软件的可信性。图5 NosaCAD转ABAQUS参数设置SWTUR坳2喇R Qm m sto OMM图6 NosaCAD转PERFORMED参数设置152作业二2.1 一个框架的反复加载模拟采用单根框架，高3000,跨度为4000,柱截面尺寸300x400,梁尺寸150x250, 材料：混凝土 C35,钢筋HRB335,竖向活载1000,水平恒载500,分别设置在 梁柱节点，杆件端部20%设置为塑性校区，具体模型如图7所示：图7单根框架模型图梁柱配筋如图:如啧型的a沏叵与右赋相日丽妫 O揄丽 O先双强即才；呐兄寸不应均为E住腌砌II 主要砒源ua蜘e用0?RiRK各传1H在B俯芹1祖

6、伯想凯峋神询项制冏原渐&播）关山图8梁截而配筋2n氏册31°13D16603.1857.603.1857.2201631D16201.0619.41016-3'.3ci-.ZBsaw正第日积13D16603.1857.23D16603.1857.31D16201.0619.41D16201.0619.与右W4晌石瑞a眄后4前出技涧筋放 。1箱?融： O 的痂而机主：H旗尺寸中也均为mm图9柱截面配筋反复加载采用推覆分析功能，共有七次加载，具体设置如下:zs免笈蹄殛所期取0L1又基P1LL1旃R0.5SFWT自霞P1K）均有亚浅比加曲陵多次与4匚.，.h2hl口桁老UI

7、鼓中出m线国加津国fl 口No.推货花蛀师比:ra6步三元成本次计苜1LL120050.血2DCI20028V3DL1250250.4Dtl300300vSDL13504C0IIB<>团第i算目版格多效单自由京对质瞰 tt®-i雌 取消及5?由ftR行衣电右第里KDHtR后视剧50L1B1IL1,班R05SFWTS®01却给有先nL111 Ih2hl口馁壬谜收ft摊QK以EZ4轨加段度蜕.手帕炎角处但。）6No.生3呢就加荷比比蛀步本次计打4DL1200300V5DL1150400MV6DL1400500S07DL1-W300Eff><推意必达垓0命

8、*51目馆位於三妁早日由这泡底I网虫1 ，韧mtt段情用烟K取消图10反复加载荷载设置选取端点，查询位移荷载曲线，结果如图所示:投显外fS4相笑*勾0整点收修.侬孑2反力000i2.6COG2。.-038722.25.2。】 24。.-13T74i.3“1?工，一':,<：.5.OL、,v .-ZAIDC ”20GU6T.B0185O.-2XJ6G17.71.04025。.：一%：，.B1.20051 d,.-3X4362.D2.g68d.-3ATU5.102356660.-4.35D8&.一位K«OrxORvOR2结5逸脩S蛆反力方向益点位移-基地* &

9、;3,Ry辑入站点号I。关ifl图11荷载位移曲线结果显示出滞回现象，但是整个图形比较饱满，没有明显的捏拢现象出现, 但是结果有着退化阶段。2.2 对开孔剪力墙进行推覆计算建立单片剪力墙，墙宽1500,高3000,墙厚100,墙上有加载梁,梁高200, 宽200,墙体中部开洞，宽500,高600,单元网格划分为100,加载材料为：混 凝土 C30,钢筋HRB335,详情见图12。ltllt3llI4-一uttLutuEti-t-ittigtitltLfwmttittt七Lu土一 ! 1lrT-ululu*iiWiUl'二题二 华何一 在驱青的方向逡在坐仲乐KS v设之由坐标关出厘定I

10、|q vk I。 “z h 31 曲o出点pi和匕a定图12开孔剪力墙模型顶部加水平向恒荷载200,墙面配筋，具体如图13。 急士K 里 jyewX注：rx限寸位均为r三 间图13墙面配筋示意图经过多次调整，最终推覆荷载加载如下：于3年自由亩时山摄用匚【灰板CR中附照恸诲1?5?计算目标也移取料图14推覆荷载加载图加载完成后，加载梁端点，荷载位移曲线如图15,可以看出，此时结构已 经达到最大承载力，位移增加的情况下，荷载基本保持不变。结点透£IttB也点笳入给巨岩结点：507噌铲移一碘25地交力以5Or RyOz ®单位长雷Mkg 宜日国（忧图15荷载位移曲线在荷载达到28

11、000N前，墙体基本保持较好的弹性，但是超过临界荷载之后, 顶点位移急剧加大，结构失效。2.3 分析三维框架地震作用下的目标位移及其抗震性能使用NosaCad对框架结构进行推覆作用进行抗震性能分析，主要查看其目 标位移，以及不同地震下的能力谱等。具体配筋信息如下：03叱。14D221520530.24D221520.530.32D22760.2654.42D22f "E汗多元a湖你而笑引与右闻相：1：尺寸纶位均为(a)柱截而配筋杯里元比55左胡输铁翦防势 。1第蒲洋O瘢号面机单彳福,tiSKVlISi5?船立WS的见©小S»注(加,2在：汕尺寸甲位均为mm(b)梁

12、截而配筋图16截面配筋面图17配筋信息显示图 推覆荷载信息如下图：图18推覆加载信息其中图a为7度多遇地震下的目标位移,推覆后目标位移信息如下图所示, 而图b为7度罕遇地震下的目标位移:(a) 7度多遇地震(b) 7度罕遇地虐图19推覆分析目标位移选取边柱节点查询层间位移：(a)节点串二a min u d 9) 占。1-0(b)层位移图20推覆分析层位移2.4采用NosaCAD、ABAQUS、PERFORMED进彳亍三维框架名吉构地(1) NosaCAD时程分析时程分析相关参数设置如图21所示:TJ峥此BX0W»ttHK计”为eitB时状8不也效赃春的忘砒於CTWIIMX*5<

13、W«K> |ioi，yatni fMK 叵二j fW1C m ,；1»E±±J - 。“ m MB震作用下的弹塑性时程反应计算，并做相关对比分析图21时程分析参数设置对于地面加速度时程如图22所示，分别为x方向与y方向。图22地面加速度时程时程分析结果查询，包括节点查询与杆件荷载查询，选取的节点与荷载如下 所示。图23节点选取本次给出位移时程、速度时程、相对加速度时程三个结果，结果见图24和 图25oo»aw?7%.20arxnMiro2OOJO101MUd3C3W1$QgZQ?刈 2008。2”：7Q0TrXrtMTM03WWi

14、7;iaCacire1fm停 < ttfiftTrwcMff CaoMm匚3蛇力2MD 飒8 。，C6 Or Cn« 船好为K a i* Or , 02 u避，3mAUAfiworn,3:、；»“3 g»«1，三 j0 步及“5omqJQ(a)节点位移时程ftu»iy g ”53 1K5M 40052 7例, 皿例 nwi i?Anr K4力nKq avary冬回方min 。但尔ElU O<iWW6tOqxqhi 力七E»« o*6。加O« Ofa “s* 0g -O1 6 Q一看Z1t A- B一rl

15、WLS力今<4I 卜H | q>«>"Cxra一(b)节点相对加速度时程16.j&mpe购且上监f的电03113力2力m3 0*4 。，8,6 8 njuihm, uOr ，Or »rMAS gw 2 飞tf)OK支R0i«5B:'''；E0420 -. .-srw 巨:a.卜qm“3 M，闭 1(C)节点速度时程图24 X方向时程分析结果9W£*10rsi»m)ouin««>M6、Q”3COH川W1M耐" WnWM«B?W* 8，6 8亶

16、Mn1。 iKTtW ：5>x和嫉力小“，0*1美6S1力如同O* <W幺ea9严力，»*，.茅力用是才，»r5匚J6xy!匕与Or 、Xifl(a)节点位移时程ED;喇1。2如西日中 OCUciWMUIt 二3”皿GUCt3V-M«!.*JzmoO« Cu 曲c«r Or c«u 加力？!in 5 v«rQ： >/fVJM纨也、tftCtiM>«aeEZZ*« ，S*，k川他心"(b)节点相对加速度时程telTO O> Om和Om6 O«xWMft4皿沸

17、OgKMtMBt 桁 OswnnwMO*«6tH：lt OK”-a反为O» £a* K5?«fl*SW«i«*S，R*1 知B幻BB9 , 9«O> 9A而21(c)节点速度时程图25 Y方向时程分析结果选取边柱节点进行查询，位移结果如下图所示:“6租»5&e*MsaXGSfl付4“条«6*g Oc OvMid。的i-5W6<5q»wa丽E。陶s图26时程分析层位移图3作业三3.1 采用ABAQUS进行单根单层框架的反复加载模拟见模型文件。3.2 采用ABAQUS进行剪力墙推覆加载计算采用NosaCAD建立剪力墙模型，墙宽1500,高3000,墙厚100,墙上有加 载梁，梁高200,宽200,单元网格划分为100,加载材料为：混凝土 C30,钢筋 HRB335,同时在梁顶部添加恒荷教200,详情见图27。Assisi 匕图27剪力搞模型示意图对剪力墙进行推覆加载，加教结果如图所示。 壬必中*廨£住旧居中安工京的?松”g曲度对与博丝图28加载示意图读取墙体顶部位移荷载曲线，