图10 桥面挠度响应曲线
4、地震载荷响应
1)计算模态解
进入ansys求解器,设置分析类型为Modal,模态提取方法采用Block Lanzcos,提取模态数为10,设置完成后进行模态求解,求解完毕退出求解器,参数设置窗口如下:
图11 模态分析选项设置
2)谱分析求解
重新进入ansys求解器,设置分析类型为Spectrum,在Spectrum Analysis中设置谱分析类型为Single-pt resp,模态求解数设为10。激励谱类型为Seismic displac,激励方向为0、1、0,单击OK按钮。定义激励谱曲线,结果如下图:
6
图12 频率设置对话框
图13 谱值设置对话框
定义完成后进行谱分析求解,求解完成后推出求解器。 3)模态合并
设置模态合并方法为CQC,在significant文本框输入0.01,输出类型为Displacement,单击OK按钮,进行模态合并求解,求解完成后退出求解器。
4)观察结果
进入通用后处理器,读取结果文件,后缀名为.mcom.查看UY方向位移变形,如下图:
图14 桥体结构位移变形——UY
7
同样可以查看在该地震谱激励下X方向和Z方向的变化情况,如下图:
图15 桥体X方向位移变化情况
图16 桥体Z方向位移变化情况
可以通过更改地震激励谱的方向得到桥体在另外两个方向的位移变化情况。在此不再赘述。
5、结果分析
1)谐响应分析结果
由图10分析可知,UY-1为左侧悬索与桥面连接处节点,UY-2为中间悬索与桥面连接处节点,在同样的单位间谐激励响应下,中间悬索的振动情况明显强于左侧悬索的振动情况,既中间悬索在该情况下更容易遭到破坏,同时,还可以看出,UY-1和UY-2在频率为1.5Hz和2.25Hz的时候振动情况较在其他情况下振动剧烈,既桥体有可能产生共振,应尽量避开。
8
2)地震谱分析结果
由图14,15,16分析可知,由于施加激励谱的方向为Y方向,所以桥面在Y方向产生较大变形,且主要集中在左右两端的悬索附近,而悬索在此情况下应产生较大的变形。
6、实验心得体会
通过该实验了解了ansys动态分析的应用,学习了同一模型使用多种材料分析的方法,学习了谐响应分析,模态分析,谱分析,模态合并的使用,动力学分析和静态分析还是有许多的不同,由于在学习的过程中可能了解体会等有诸多不足,可能造成分析的结果不一定可靠,可能还有许多需要改进的地方,实验中的不足还请批评和指正。
9
参考文献
[1] 杜平安,甘娥忠,于娅婷.有限元法—原理、建模及应用.国防工业出版社,2004-8 [2] 王金龙,王清明,王伟章.有限元分析及范例解析.机械工业出版社,2010-6 [3] 李新根.大跨度悬索拱桥自振特性研究.江西丰城331100,
[4] 卜之,邵长江.大跨度悬索拱桥地震响应研究.西南交通大学土木工程学院
10