ANSYS知识普及系列16——在ANSYS里施加地震惯性力的方法

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编辑人：技术邻ANSYS专家

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在ANSYS里做地震分析时，需要对结构施加地震惯性荷载，地震惯性力是通过加速度的方式输入进结构的，然后与结构的质量一起形成动力计算时的惯性荷载，下面说一下在ANSYS里施加地震惯性力的方法。

 

首先，将三个方向的地震加速度放到一个文本文件里，如accexyz.txt，在这个数据文件里共放三列数据，每列为一个方向的地震加速度值，这里仅给出数据文件中前几行的数据：

   -0.227109E-02   -0.209046E+00    0.467072E+01
   -0.413893E-02   -0.168195E+00    0.261523E+01
   -0.574753E-02   -0.157890E+00    0.809014E-01
   -0.731227E-02   -0.152996E+00    0.119975E+01
   -0.876865E-02   -0.138102E+00    0.130902E+01
   -0.101067E-01   -0.131582E+00    0.143611E+00

.......................

然后，再建一个文本文件用来存放三个方向的地震加速度时间点，如time.txt，在这个数据文件里仅一列数据，对应于加速度数据文件里每一行的时间点，这里给出数据文件中前几行数据：

    0.100000E-01
    0.200000E-01
    0.300000E-01
    0.400000E-01
    0.500000E-01
    0.600000E-01

.......................

编写如下的命令流文件，并命名为acce.inp

*dim,ACCEXYZ,TABLE,2000,3                     !01行
*vread,ACCEXYZ(1,1),accexyz,txt,,JIK,3,2000   !02行(3e16.6)                                     !03行

*vread,ACCEXYZ(1,0),time,txt                  !04行
(e16.6)                                       !05行

ACCEXYZ(0,1)=1                                !06行
ACCEXYZ(0,2)=2                                !07行，同上
ACCEXYZ(0,3)=3                                !08行，同上

finish

/SOLU
ANTYPE,trans 
btime=0.01               !定义计算起始时间
etime=15.00              !定义计算结束时间
dtime=0.01               !定义计算时间步长
*DO,itime,btime,etime,dtime
time,itime

AUTOTS,0
NSUBST,1, , ,1 
KBC,1
acel,ACCEXYZ(itime,1),ACCEXYZ(itime,2),ACCEXYZ(itime,3)     !施加三个方向的地震加速度
SOLVE
*ENDDO

最后，在命令窗口里输入/input,acce,inp即可对结构进行地震动力分析。

 

说明和讨论：

1、命令流中各行说明：

01行：定义2000行，3列的数组，(行数根据数据文件里加速度点数来定)ACCEXYZ用来存放三个方向的加速度值

 

02行：从数据文件accexyz.txt里读加速度值到数组ACCEXYZ,2000为行数，可根据情况修改。其中的JIK，3，2000非常重要，它决定着将从加速度数据文件中数据输入到ACCEXYZ数组时的存放格式，这里用到按JIK方式变化,即读进来的数据依次放入ACCEXYZ(I,J)（J从1到3，I从1到2000，K默认从1到1）。根据这行命令下面(3e16.6)的格式，每次从数据文件里读一行三个数据，分别放入ACCEXYZ(1,1)、ACCEXYZ(1,2)、ACCEXYZ(1,3)，接着再读下一行的三个数据，分别放入ACCEXYZ(2,1)、ACCEXYZ(2,2)、ACCEXYZ(2,3)，依次类推。当然依据数据文件的格式，也可以选用IJK, IKJ, JIK, JKI, KIJ, KJI等格式，其中IJK为默认。

03行：读数据的格式，每行三个数值。由于数据文件中的数据是用科学记数年法表示的，因此，这里也用相应FORTRAN的科学记数法的格式。如果数据文件里的数值是如“0.2876   1.2333   2.9938”这样的格式，此行的数据格式也就修改为“(3f10.4)”这样的格式。

04行：从数据文件time.txt里读时间值到数组ACCEXYZ的第零列

 

06行：将数组ACCEXYZ的第零行赋值，如果不对行插值的话也可以不赋值

 

2、ANSYS中施加地震动荷载的讨论

本贴中所说的在结构上施加惯性荷载的方法仅适用于对刚性基础上的结构的地震分析，对于考虑结构-地基相互作用的分析，由于需要考虑地基对结构的影响，其中最重要的因素就是地基辐射阻尼的影响，这在ANSYS里还不太好做。目前用得比较多的，也是最常用的方法就是用无质量地基模型，即在建立结构和地基的模型后，对地基周围的截断边界加固定约束，地基的密度设置为零，但地基弹性模量不为零，考虑地基的刚度影响，然后用上面的方法加整体惯性力。但是，这种方法由于没有能够考虑地基的辐射阻尼，往往导致计算结构偏于保守（计算结果往往较考虑地基辐射阻尼时要大）。