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ANSYS中动力边界条件和地震波输入的讨论(转载)  

2010-04-03 08:57:20|  分类: Ansys |  标签: |举报 |字号 订阅

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在ANSYS里面用输入加速度的方法进行地震波的输入比较简单,现在用的也比较多。原因可能是大部分朋友分析的都是刚性基础上的结构,或者不考虑地基的情况。

 

    如果考虑上部结构和地基的相互作用,以前的做法就是输入地震加速度,看过很多文章都是简单的这样说一句,但具体怎么输入加速度没有讲(或者简单,不需要讲),个人认为输入加速度就是通过加速度与质量形成惯性力,而惯性力是体力,有质量的单元在给定的加速度的情况下都会产生惯性力。因此,在ANSYS里的作法可以通过给定结构各个方向加速度的方法来输入地震波,但问题是如果考虑地基时,地基如果用无质量地基,地基截断边界上加固定边界,这样地基上就不会产生附加惯性力了,即最为古老的无质量地基模型,但现在很多文献都认为无质量地基不能考虑地基辐射阻尼(因为上部结构或自由地表辐射出来的外行散射波在无质量地基的截断固定边界上会发生反射,即人为增大了系统的能量输入,与实际情况地基无限大不相符),所得结果欠佳,需要考虑地基的辐射阻尼。因此,引入了在截断边界上加人工边界条件来模拟由于上部结构或地表自由面产生的散射波向无限域地基辐射,避免在固定边界上产生反射。

     但是,当在截断边界上采用人工边界时,地震波的输入方式受人工边界形式的影响,采用透射人工边界时,在人工边界上是加的地震波的位移时程曲线;采用粘弹性人工边界时,是通过在人工边界上施加等效结点荷载的方式实现的,这时,要在人工边界上加位移和速度时程曲线。

     最近看了刘晶波老师的一篇文章“粘弹性人工边界及地震动输入在通用有限元软件中的实现”,里面讲了在ANSYS中实现粘弹性人工边界,对此很感兴趣,里面讲了一致粘弹性边界可以通过在边界上加COMBIN14单元来模拟,由于粘弹性人工边界就是在边界上加并联的弹簧和阻尼器来实现的,而ANSYS中的COMBIN14单元就是并联的弹簧和阻尼器单元,因此,可以借助于此单元来实现粘弹性人工边界条件;对于他们提出的等效人工边界单元,可以直接用实体单元来模拟,但实体单元的的弹性参数和泊松比采用与弹簧+阻尼单元相等效的值,单元的密度给一个很小的值。地震波的输入通过在边界上加SURF154单元来实现,通过这种方法可以在ANSYS里实现模拟地基的辐射阻尼和地震动的输入,很不错。但遗憾的是,文章里没有指出如何在SURF154加荷载来实现地震波输入,也就是说怎么把已知的地震加速度曲线变成作用于154单元上的荷载。

     通过在人工截断边界上加COMBIN14单元来实现粘弹性人工边界时,由于人工边界被离散成很多结点,需要在每个结点的三个方向都要施加COMBIN14单元,而COMBIN14单元是由两个结点构成的单元(把COMBINE14单元的一个点与人工截断边界上实体单元的结点相耦合或者共点,另一个结点固定),因此,若手工施加难度可能很大,需要借助于APDL语言用程序来自动实现。

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