【問題描述】

8層樓房模型如下圖所示。該模型主要包含房屋的框架部分以及每一層的底板部分?，F在要計算該樓房在地震作用下的響應。已知梁的截面是10mm*16mm的矩形梁,而板的厚度是2mm,所有材料均使用默認的鋼材。(彈性模量200PGA,泊松比0.3,密度7800千克每立方米)。

地震位移譜如下:

頻率/Hz 位移(mm)

0.5 1.0

1.0 0.5

2.4 0.8

3.8 0.7

17 1.0

18 0.7

20 0.8

32 0.3

【問題分析】

1. 這是一個響應譜分析問題。其主要目的是分析房屋模型在地震激勵下的最大響應。

2. 譜分析需要先做模態分析。

3. 建模在DM中進行,采用先創建一層,然后陣列的方式得到多層模型。

4.譜分析中,對于基礎施加給定的激勵即可。

【求解過程】

1. 打開ANSYS Workbench

2. 創建分析項目

如下圖,先創建幾何體項目A,然后接連創建模態分析項目B,和響應譜分析項目C,并建立如圖所示的連接關系。

3. 創建幾何模型

雙擊項目A中的Geometry,進入DM以創建樓房模型。

(1)創建頂層天花板

首先創建一個草圖,在其中繪制一個矩形500mm*500mm.

從草圖生成面。

從上述草圖生成邊框構成的線體模型。

上述操作完成后,則每一層樓的邊框是由梁構成,而中間部分是由板殼模型組成。

(2)創建四根立柱

首先創建四個坐標點,其坐標為

(0,0,-500);(500,0,-500),(500,500,-500),(500,0,-500)

然后兩兩連接創建四根立柱(四根線物體)。

(3)陣列每一層樓面及立柱,得到八層樓的模型

選擇陣列物體,并在其細節面板中設置如下

它表明要做線性陣列,選擇了所有的對象,沿著立柱方向陣列7個,每兩層之間相距500mm。結果如下:

(4)形成多體部件

選擇所有的物體,創建多體部件。

則所有的立柱,樓板都共享其連接的節點,從而不再需要設置接觸。

(5)為線體賦予截面屬性

創建一個矩形截面10mm*16mm。

其長和寬分別是

將此截面屬性賦予給線體模型。

(6)為樓板賦予厚度屬性

對于所有的面物體,賦予其厚度2mm。

則模型創建完畢。

存盤退出DM.

4. 模態分析

雙擊項目B的model單元格,進入到模態分析程序中。

(1)劃分網格

設置所有單元長度為100mm,劃分網格。

(2)固定立柱最下面的四個頂點。

(3)進行模態分析。

(4)查看模態分析的結果。

對于默認的前6階模態,查看其振型圖。

5. 響應譜分析

(1)設置位移譜。

首先插入位移響應譜。

在其細節面板中設置如下

其含義是,對于四個立柱支撐均施加位移響應譜激勵,激勵的數據來自于一個表格,這些激勵的施加方向是Z方向,就是樓的高度方向。

對于上圖中的Load data,其數據需要是表格數據。在其表格數據中輸入如下圖

這些數據來自題目中的給定。

(2)求解。

(3)后處理。

查看位移云圖。

查看應力云圖。