有限元方法与应用谱分析课件

重力坝谱分析1如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的目录重力坝简介如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的重力坝简介如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的2如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的目录重力坝简介如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的重力坝简介如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的3重力坝1076120假设大坝的基础嵌入到地基中，地基为刚性。密度为2500Kg/m3，弹性模量为35GPa，泊松比为0.2，大坝水位为120m，水的密度为1000Kg/m3。大坝设防地震烈度为8，水平方向地震速度值为0.2g。5反应谱反应谱曲线计算设计的坝体断面需满足规定的应力条件：在中国，在基本荷载组合下，重力坝基面的最大垂直正应力应小于坝基容许压应力；在地震情况下，坝基容许出现不大的拉应力。对于坝体应力,在基本荷载组合下,下游面最大主压应力不大于混凝土的容许压应力；上游面的最小主压应力应大于或等于0.25γH（γ为水的容重，H为坝面计算点的静水头）。6如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的目录重力坝简介如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的重力坝简介如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的7定义及目的什么是谱分析？它是模态分析的扩展，用于计算结构对地震及其它随随机激励的响应在进行下述设计时要用到谱分析：建筑物框架及桥梁太空船部件飞机部件承受地震或其它不稳定载荷的结构或部件8如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的目录重力坝简介如何进行响应谱分析谱分析的定义及目的重力坝简介如何进行响应谱分析谱分析的定义及目的10术语及概念什么是频谱？用来描述理想化系统对激励响应的曲线响应，可以是加速度、速度、位移和力;例如：考虑安装于振动台上的四个单自由度弹簧质量系统它们的频率分别是f1，f2，f3及f4，而且f1<f2<f3<f4。123412术语及概念响应谱反映了激励的频率特征，因而可用于计算结构对相同激励的响应一般步骤如下：对于结构的每一个模态，计算在每一个方向上的参与系数

i，i是衡量该模态在该方向上的参与程度，根据外部激励和阵型进行确定（ANSYS在所有的模态分析中都进行这一步的考虑，不管是否有响应谱的输入）接着，按Ai=Sii

*计算每一个模态的模态系数Ai，其中Si指的是模态i的频谱值*对于加速度，速度和作用力谱，使用的是不同的公式，参见ANSYS理论手册14术语及概念接着，按{ui}=Ai{yi}计算每一个模态的位移矢量{ui}，其中{yi}是特征向量，{ui}代表该模态的最大响应为了计算结构的整体响应，单个模态响应{ui}需要以某种方式进行组合，这就是所谓的模态组合将{ui}简单地叠加是很保守的，因为所有模态的最大值不是同时达到的，并且彼此之间不是完全同相位的在ANSYS中，可以有几种模态组合技术（将在后面讨论），具体选择哪一种取决于政府或所采用的工业标准15术语及概念ANSYS可进行四类谱分析：单点响应谱单一的响应谱激励模型中指定的多个点多点响应谱不同的多个响应谱分别激励模型中不同的点动力设计分析方法（DDAM）

由美国海军实验室定义的一种特定类型的频谱，用于分析船用装备的抗振性功率谱密度（PSD）

用于随机振动分析的一种概率分析方法16如何进行响应谱分析基本概念和术语的理解谱分析的定义及目的目录重力坝简介如何进行响应谱分析谱分析的定义及目的重力坝简介如何进行响应谱分析谱分析的定义及目的17谱分析步骤三个主要步骤如下：建模获得模态解转换成谱分析类型定义响应谱求解和察看结果建立模型获得模态解进行谱分析，获得谱解进行模态分析，模态扩展进行谱分析，模态合并查看结果建立模型获得模态解进行谱分析，获得谱解进行模态分析，模态扩展进行谱分析，模态合并查看结果18建模的典型命令流/PREP7ET，...MP，EX，...MP，DENS，…!建立几何模型…!划分网格…20获得模态解建模获得模态解：与通常的模态分析步骤相同少量不同之处将在后面讨论典型命令：/SOLUANTYPE，MODAL21转换成谱分析类型建模获得模态解转换成谱分析类型：退出并重新进入求解器选择新的分析类型：谱分析分析选项：后面讨论阻尼：后面讨论典型命令：FINISH !退出求解器/SOLUANTYPE，SPECTR23转换成谱分析类型分析选项：频谱类型：单点模态数：如果选项是0或空缺，所有的扩展模态都被用于求解典型命令：SPOPT，SPRS，...24频谱响应的定义建模获得模态解转换成谱分析类型定义响应频谱：设置频谱类型及激励方向频谱值对频率的表格模态组合的方法26定义响应频谱设置：频谱的类型：地震或作用力（不是PSD）地震频谱-自动地施加于基础上作用力频谱-人工地作用力施加于要求的各节点上激励方向（总体直角坐标系）：

对于地震频谱，定义为一个单位矢量，1，0，0指的是在x方向；0，1，0指的是y方向，0，0，1指的是z方向对于作用力频谱，符号FX，FY，FZ已经表示方向典型命令：SVTYPE，…SED，...27定义响应频谱频谱值对频率的表格：首先定义频率表格，允许达到20个点然后定义相应的频谱值：

只有对于多条频谱曲线才能指定阻尼比

对于作用力频谱，频谱值可通过施加的力的数值来改变比例典型命令：FREQ，…SV，...28定义响应谱模态组合法：在模态组合中，规定的有效门限值能使模态组合时仅仅包含主要模态，有效门限值是某个模态的模态系数对最大模态系数的比率，为了在组合时包括所有模态，要采用0值作为门限值输出类型是计算不同的响应量，如位移、速度或加速度典型命令：MCOMB，...30求解及察看结果建模获得模态解转换成谱分析类型定义响应谱求解及察看结果：求解当前的载荷步模态组合计算作为Post1的命令写入.mcom文件中典型命令：SOLVEFINISH31求解及察看结果察看结果：进入Post1（通用后处理器）进行模态组合：在求解阶段，执行这条操作的命令已写入