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02地震分析算例 (ANSYS)
土木工程中除了常见的静力分析以外，动力分析，特别是结构在地震荷载作用下的受力分析，也是土木工程中经常遇到的问题。结构的地震分析根据现行抗震规范要求，一般分为以下两类：基于结构自振特性的地震反应谱分析和基于特定地震波的地震时程分析。
本算例将以一个4质点的弹簧－质点体系来说明如何使用有限元软件进行地震分析。更复杂结构的分析其基本过程也与之类似。
关键知识点：
(a) 模态分析 (b) 谱分析
(c) 地震反应谱输入 (d) 地震时程输入 (e) 时程动力分析
(1) 在ANSYS窗口顶部静态菜单，进入Parameters菜单，选择Scalar Parameters选项，
在输入窗口中填入DAMPRATIO=0.02，即所有振型的阻尼比为2%
(2) ANSYS主菜单Preprocessor->Element type->Add/Edit/Delete，添加Beam 188单元 (3) 在Element Types窗口中，选择Beam 188单元，选择Options，进入Beam 188的选
项窗口，将第7个和第8个选项，Stress/Strain (Sect Points) K7, Stress/Strain (Sect Nods) K8，从None改为Max and Min Only。即要求Beam 188单元输出积分点和节点上的最大、最小应力和应变
(4) 在Element Types 窗口中，继续添加Mass 21集中质量单元
(5) 下面输入材料参数，进入ANSYS主菜单Preprocessor->Material Props-> Material
Models菜单，在Material Model Number 1中添加Structural-> Linear-> Elastic->Isotropic属性，输入材料的弹性模量EX和泊松比PRXY分别为210E9和0.3。 (6) 继续给Material Model Number 1添加Density属性，输入密度为7800。
(7) 继续给Material Model Number 1添加Damping属性，采用参数化建模，输入阻尼类型
为Constant，数值为DAMPRATIO (8) 接着建立梁单元的几何属性，和上一个例子一样，采用Sections建模，进入ANSYS主
菜单Preprocessor->Sections->Beam->Common Sections，选择Sub-Type为工字型，
截面尺寸W1=0.2，W2=0.2, W3=0.5, t1=0.01, t2=0.01, t3=0.008
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(9) 通过实参数输入集中质量单元的质量和转动惯量，在ANSYS主菜单中选择
Preprocessor->Real Constants->Add/Edit/Delete菜单，在Real Constants窗口中选择Add，在Element type for Real Constants选择Mass 21，在Real Constant for Number 1窗口中输入1.6E2, 1.6E2，如图所示。即该质量单元在X和Y方向的质量都为160，由于本例子模型为平面问题，所以不必考虑Z方向的质量，同样也不考虑单元的转动惯量。
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(10) 继续添加第二类集中质量，过程和上面一样，但是输入的质量数值为1.2E2, 1.2E2 (11) 完成以上工作就完成了模型的基本数据准备，下面开始建立物理模型。 (12) 在ANSYS主菜单中选择Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In Active CS，
依次输入关键点编号和坐标：
关键点1：坐标(0,0,0) 关键点2：坐标(0,3,0) 关键点3：坐标(0,6,0) 关键点4：坐标(0,9,0) 关键点5：坐标(0,12,0) 关键点6：坐标(0,0,10000)
需要说明的是，关键点6为后面建立梁单元所需的截面方向控制点，在上一个例子中已经做过介绍。
(13) 完成关键点输入后下面建立直线模型。在ANSYS主菜单中选择
Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Lines->Straight Line，依次连接关键点1～5。 (14) 下面给建立完的几何模型赋予材料属性，在ANSYS菜单中选择Meshing->Mesh
Attributes->Picked Lines，选中所有的直线，进入Line Attributes窗口，选择相关选项
材料属性，实参数，单元类型和截面类型都为1，点击OK后输入关键点6作为截面方向控制点。
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(15) 在ANSYS主菜单中选择Preprocessor->Meshing->Size Cntrls-> ManualSize->
Lines-> Picked Lines，在Element Sizes on Picked Lines窗口中设定NDIV No. of
element divisions为3，即将每条直线分为3段
(16) 在ANSYS主菜单中选择Preprocessor->Meshing->Mesh->Lines，选择所有的直线，
完成直线的网格划分。 (17) 为了便于后面操作，将网格划分后的单元和节点编号进行适当的清理。在ANSYS主菜
单中选择Preprocessor->Numbering Ctrls->Merge Items，在Merge Coincident or
Equivalently Defined Items 窗口中选择All，清理所有重复的元素。同样选择Numbering Ctrls->Compress Number菜单，在Compress Number中选择All，对节点和单元进行重新编号。
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