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瞬態響應分析第三波


  本文將推送【瞬態響應分析】專題的第3篇,著重為您介紹NASTRAN瞬態響應算例流程及注意事項!

  本文框架

  研究對象介紹

  PATRAN前處理

  直接法求解


  模態法求解

  後記

  研究對象介紹

  本算例計算在隨時間變化載荷作用下的瞬態響應,以地面某塔架為研究對象,外載為地震波波譜,施加在塔架底端,計算時間30分別採用直接法和模態法計算。直接法求解時結構阻尼係數為0.02,轉化為20Hz時等效臉型阻尼模態法求解時,模態阻尼為0.02。


  PATRAN前處理

  塔架採用一維Beam單元劃分,有限元模型如下圖所示,鐵塔與地面接觸的四個點採用MPC約束(RBE2剛性單元),將塔架底部四個點的XYZ平動自由度與建立的節點1繫結。將節點1除x方向以外的5個自由度施加約束。

  1.建立載荷

  LOAD選項中選擇Creat-earthquake-Timedependent-Apply

  2.建立地震波加速度

  Fields選項中選擇Creat-Non Spatial-TabularInput-time(t),點選input data按鈕,將儲存地震加速度訊號讀取進來。場命名為seismic_input

  3.施載入荷

  Loads/BCs選項中選擇Creat-Acceleration-Nodal,點選input data,在節點1的x方向上施加加速度訊號(選取剛剛建立的場seismic_input)

  4.材料屬性和單元屬性

  模型的彈性模量為2E11,泊松比0.3,剪下模量7.58E10,密度7862.29。單元屬性略。

  直接法求解

  1.單擊工具欄Analysis依次設定為Analysis-Entire Model-Fullrun。

  2.單擊Solution type選擇TRANSIENT RESPONSE-direct,單擊Solution Parameters,在彈出的介面中填寫結構阻尼係數0.02,W3為125.6。

  3.單擊Subcase按鈕,在Subcase Parameters中填寫時間步數為1000,步長為0.03。在Output Request中選擇及加速度輸出。Subcase Select中選擇Earthquake工況,提交計算。下圖為直接法瞬態響應分析的bdf檔案,部分註釋已經加入。

  下圖為節點535X方向加速度響應的結果。

  模態法求解

  1.單擊Solution type選擇TRANSIENT RESPONSE-Modal,單擊Solution Parameters,在彈出的介面中將Mass Calculation選為Couple。

  2.與直接法相同單擊Subcase按鈕單擊Subcase Parameters,單擊Define Time Steps,定義時間步數1000,時間間隔0.03。將Modal Dmaping設定為Crit Dmap.(CRIT),點選Define Modal Dmaping按鈕,定義1-20Hz時模態阻尼為0.02。

  3.選擇工況,提交計算,下圖為節點535X方向加速度響應的結果。

  後記

  1.瞬態分析中不允許復係數,因此,結構阻尼轉化為等效粘性阻尼進行計算。

  2.模態法瞬態響應中僅用模態阻尼(卡片TABDMAP1),如果使用離散阻尼,儘量使用直接法瞬態響應分析。

  3. MPC的應用是為了將底部節點自由度與新增節點1建立剛性連線,便與施加地震載荷

  4.節點1處可以施加力(力矩)、強迫位移、強迫速度以及強迫加速度載荷可以通過PATRAN讀取TXT檔案的形式新增。


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