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最近在搞一个有限元比赛 ，20层钢框架在地震作用下的弹塑性动力时程分析 。 除了用opensees 和p3d 做分析之外，我还尝试用abaqus来算了下。相对于前面两个软件，用abaqus来做结构分析还是挺费劲的，前处理建模，后处理读取数据什么的还是让我头疼了好久的。
在这个过程中参考了崔济东博士的一篇博文（Modal analysis of a frame using Abaqus (Abaqus框架模态分析)），另外自己总结了一点东西，就在这个平台简单分享下吧。
先要讲的是模态分析。
1、首先，给定的模型为一个20层的钢框架，只建立地上部分。
（参考文献：Y.Ohtori,R.E.Christenson,B.F.Spencer. et al. Benchmark control problems for seismically excited nonlinear buildings. Journal of Engineering Mechanics, 2004, 130(4):366-385.
以其中的20层钢框架结构作为分析模型，刚性地基，材料采用双线性随动强化，弹性模量E=200GPa，泊松比v=0.3，塑性模量为0.03E。）
2、建模方式有两种：
一种是在abaqus的Part模块中通过Create Part建立，然而这种方式对于建立复杂的三维模型相对不友好。
另一种是先在其他的建模软件建立好模型后保存为abaqus能够识别的格式（例如iges、sat等），然后通过File-Import-Part导入所建立的模型。
本人是通过在rhino中建好模型，然后保存为iges格式的文件然后导入到了abaqus 中。
（由于框架的建立只需要梁单元，所以模型中只包含线）
3、材料定义
定义两种材料，Material1用于柱，Material2用于梁。
(其中瑞利阻尼 Damping的定义要在模态分析结束得到主要的两个振型后才能确定，在模态分析中可不设置阻尼)
4、截面定义
根据参考文献内容，定义不同梁柱截面，并给定相应的材料属性即可。
5、赋予截面
在abaqus中赋予截面可以有三种方法：
第一种是在cae中用鼠标直接选取，对于简单模型这种做法很简单，然而对于本例子中的模型，梁柱构件太多而且分了17种不同的截面，一个一个选取然后赋予截面太浪费时间了。
第二种是在inp文件中，对通过关键字对各构件进行赋予截面，这个我没有研究过。
第三种是通过python脚本来赋予截面。可以通过python编程，通过getByBoundingBox等方法，一次性选定给定范围内的所有线然后赋予截面。本人采用的就是这种方法，想明白了以后这种方法很快，而且同时还可以定义不同类型梁、不同类型柱的set，后面通过displaygroup方法可以将他们单独的显示出来，能够更好的进行cae中的手动选取处理。
6、局部坐标定义
对于梁单元，还需要进行单元局部坐标的定义。其中梁长度方向为t轴，其他的1、2轴可在截面定义中看到（见fig.8），每一个构件都需要去定义。由于上面的方法中定义了set，所以自己可以考虑是通过在cae中选取实现还是编程或修改inp文件来实现。
7、质量点的定义
上面对材料的定义中并没有赋予其密度属性，即对结构的质量考虑并非通过材料密度来考虑。在本例中将通过节点集中质量的定义来考虑结构质量，根据参考文献所给定的每层质量，基于每层中每个节点的附属面积的大小，来分配节点质量。
路径：Property-Special-Inertia
8、装配
直接Create Instance就行了。
9、创建模态分析步
分析步类型为线性摄动 (Linear Perturbation)
子类为频率分析(Frequency)
10、定义刚性隔板
有两种方法可以定义刚性隔板：
一是在模型中建立面内刚度很大很大的板；
二则是通过构造约束来对同一楼层的各个结点来进行位移耦合。
本例子中采用的是第二种方法。
首先需要在每层刚心处定义参考点。
然后进入Interaction模块，以刚心处参考点作为控制点，对每一层构造Coupling-Kinetic耦合：
11、施加边界条件
本例中只进行模态分析，已经在上面中定义了节点集中荷载，所以就不需要施加额外的荷载了。
对底部支座进行固定约束。
需要注意的是，由于上面设定了刚性隔板，还需要对参考点进行边界约束，约束其U3、UR1和UR2的位移，否则将无法进行计算。
13、提交任务进行分析
准备工作已经就绪，可以进行分析了。
一般情况下根据前面模型以及各种参数的定义，会出现如下所示的warning：
都是提示性的注意事项，对结果准确性影响不大。
14、结果查看
15、结果对比
说明用abaqus来进行模态分析是可靠的。
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