Ansys Workbench应谱计算-小白案例

Ansys Workbench应谱计算-小白案例

假设分析一个简单的钢结构框架在地震作用下的响应。案例参数如下：

结构类型：钢结构框架

材料属性：

弹性模量 E=2.1×1011 PaE=2.1×1011Pa

泊松比 ν=0.3ν=0.3

密度 ρ=7850 kg/m3ρ=7850kg/m3

几何尺寸：

框架高度：3 m

框架宽度：4 m

梁和柱的截面：矩形截面，宽度 0.1 m，高度 0.2 m

反应谱数据：

反应谱为地震加速度反应谱，单位为 gg（重力加速度）。

反应谱数据如下：

周期 (秒)    加速度 (g)

0.1    0.5

0.5    1.0

1.0    0.8

2.0    0.4

步骤如下：

1. 创建项目

打开ANSYS Workbench。新建一个项目，拖入一个 Modal 分析系统和一个 Response Spectrum 分析系统。将 Response Spectrum 系统的“Setup”单元格拖放到 Modal 系统的“Solution”单元格上，建立连接。

2. 几何模型

右击 Modal 系统中的“Geometry”单元格，选择“New DesignModeler Geometry”创建几何模型。进入 DesignModeler 后，首先检查单位：Units（单位）：在界面顶部选择合适的单位（如 mm、m、inch）。如果单位不对，可在 Tools → Options → Units 里更改。

1）选择绘图平面：

在 Tree Outline 里展开 XYPlane / YZPlane / XZPlane。

选中一个平面后，右击点击 Look At Plane，进入正视图模式。

2） 在 Sketching 选项卡下绘制图形

3） 创建柱和梁的截面:点击 “Concept” → 选择 “Cross Section” → “Rectangular”。在右侧 “Details View” 里输入截面尺寸。

4） 生成线体模型：点击工具栏中的“Concept” -> “Lines From Sketches”。

选择草图“Sketch1”，点击“Generate”生成线体模型。

5） 分配截面：在左侧树形菜单中，选择“Line Body”。在“Details of Line Body”窗口中，选择“Cross Section”并分配创建的截面。

3. 材料属性：

1） 双击 Modal 系统中的“Engineering Data”单元格。添加新材料，命名为“Steel”。定义材料属性

2） 分配材料：双击“Model”单元格，进入Mechanical界面。在Mechanical的树形菜单中，展开“Geometry”并选择几何体。在底部的“Details of Geometry”窗口中，找到“Material”选项。点击“Material”旁边的下拉菜单，选择“Steel”。

4. 网格划分：双击 Modal 系统中的“Model”单元格进入Mechanical界面。

1） 设置全局网格大小：在 左侧 “Outline” 面板 选中 Mesh。在右侧 “Details of Mesh” 面板：找到 “Element Size”输入 0.1 m。

2） 右键点击“Mesh”，选择“Generate Mesh”进行网格划分。

5. 施加边界条件：在Mechanical界面中，右键点击 Modal 系统中的“Modal”，选择“Insert” -> “Fixed Support”。选择框架底部的两个端点（按住 Ctrl 键，然后依次点击多个点。），点击 “Apply”施加固定支撑。