Abaqus框架建模与模态及时程分析实战（二）

前段时间忙考试和别的事情忘了更新，一下子一年就过去了，祝大家新年快乐啊。

接前文abaqus框架建模算模态及时程分析（一）

当确定模态正常的时候，就可以去进行下一步工作：地震工况下的时程分析。

1、框架模型定义同上一篇文章。本例中考虑到模型为钢框架结构，计算容易收敛，因此采用隐式积分方法 (ABAQUS/Standard)，结果具有相对较高的准确性。当然如果分析的是混凝土结构，采用显式积分方法 (ABAQUS/Explicit)是更好的选择。

注意，此时需要填上材料的阻尼参数。

2、在x,y及45度角三个水平方向分别输入EI Centro波（30秒），PGA=0.55g。其中EI Centro波的详细信息可见El Centro Earthquake。

导入地震波的方法有三种：

第一种是在cae中进入Tools-Amplitude然后一条一条地来输入数据(Tabular)，然而随便一条地震波都是上千条数据的，这种方法十分不推荐……

第二种是通过修改inp文件来输入地震波，这种方法百度一下就能搜到，大家可以去看一下。

第三种就是通过python代码来输入地震波了。

mdb.models['Model-1'].TabularAmplitude(name='Amp-1',timeSpan=STEP,
smooth=SOLVER_DEFAULT,data=timehistory)
#生成地震波Amp-1
#其中timehistory是形为((0.00, -21.9647443414),(0.02, -169.44232536)….)这样的元组。

然而输入的地震波会出现基线漂移现象，可以通过abaqus自带的Baseline Correction方法进行校正，否则会得到不正确的结果。

当然，也可以在导入地震波前就对其进行修正，比如说使用目前最常用的地震波反应谱计算软件SeismoSignal ，也可使用崔济东博士的所编制的地震反应谱分析程序——SPECTR Earthquake Response Spectra[地震反应谱]，也包含基线修正等功能，此时就不需要在abaqus里面对地震波进行修正了。

3、设定分析步

（1）建立一个基于重力荷载的分析步(Static-General)作为动态分析的初始状态，本例中是将每层的质量均摊到每一根梁上(Line Load)，time period可设置为一个极短时间。

（2）建立动力分析步(Dynamic,Implicit)：

首先设定time period，然后设定步长。

（3）由于本例中进行的是弹塑性时程分析，不要忘了勾选大变形(Nlgeom)

（4）在Fieldoutput中设置需要输出的结果，比如应力(Stress)、应变(Strain)等。

4、施加边界条件

（1）在Gravity分析步中对每根梁施加Line Load，即将每层的质量均摊到每一根梁上。

（2）在Initial和Gravity分析步中，底部支座依然施加固定约束，但需要对Acceleration-I分析步勾选Deactivate。

（3）在Acceleration-I步中对底部支座加速度边界条件。比如说施加的是Y方向地震，那么勾选A2，填放大系数。Amplitude选前面定义好的地震波Amp-1。在（2）中可见，固定约束已经对Acceleration-I步中的底部支座不起作用，那么需要在该步中建立一个新的底部支座约束条件。由于施加的是Y方向(U2)地震波，所以该分析步中的U2自由度需要被释放（否则不能进行分析），只能对其他的自由度进行约束。具体设置见fig.6。

5、网格划分

同样的，还是选用铁木辛柯梁单元 B32，但是在时程分析中，一般将每个构件划分为2~3个单元，准确度将更高。

6、提交任务进行分析。

7、结果查看

根据需要可以查看自己想要得到的结果，然后进行各种数据处理(数据的提取，本人还是比较推荐使用python…..)最后得到如层间位移角、底部剪力等我们关心的结果。最后fig.8展示的是在Y方向地震下结构中发生了塑性变形的构件分布情况。

PS:

看全英的abaqus手册难免对理解里面的各种“术语”感到吃力，我在建模过程中，参考了一位学长对一些结果输出的相关名词的解释：

ABAQUS梁单元截面内力输出及其含义（Meaning of Beam Output SF1、SF2、SF3、SM1、SM2、SM3）

然后自己也通过简单的例子验证过，大家也可以参考一下。

（学习abaqus的过程中这位学长的博客给了我很多帮助，可惜的是这个博客也有6年多没更新了，不知道是因为学长离开了土木行业还是别的其他原因呢。）

截面力SFn，n对应的是界面局部坐标

根据23.3.8 Beam element library的解释

Section forces, moments, and transverse shear
forces

SF1 Axial force.——梁单元轴力

SF2 Transverse shear force in the local 2-direction
(not available for B23, B23H, B33, B33H).——n2方向的横向剪力

SF3 Transverse shear force in the local 1-direction
(available only for beams in space, not available for B33, B33H).——n1方向的横向剪力

SM1 Bending moment about the local 1-axis.——绕n1轴的弯矩

SM2 Bending moment about the local 2-axis
(available only for beams in space).——绕n2轴的弯矩

SM3 Twisting moment about the beam axis (available
only for beams in space).——绕梁单元轴线的扭矩

NFORCE和SF均可以获得单元的截面内力，其中NFORCE的方向与整体坐标系一致，SF与单元局部坐标系一致。

RF也跟整体坐标方向一致。