ABAQUS钢框架结构抗震仿真分析之欧阳家百创编

and method of secondary development to realize the pre-processing modeling and post-processing damage parameter ex⁃
traction of steel frame.
Key words: Python language; ABAQUS; steel frame; seismic damage
第 15 卷第 2 期
2020 年 6 月
江
科
学
术
研
究
ACADEMIC RESEARCH OF JXUT
Vol.15No.2
Jun. 2020
钢框架地震损伤ABAQUS分析的
Python应用研究
白润山 马子彦 郝 勇 段君胜
（河北建筑工程学院 土木工程学院，河北 张家口 075000）
摘
要:近年来，
可通过编程修改 ABAQUS 的内核程序，实现自动化
重复操作、创建模型、筛选数据库等，这都是通过操
是非线性问题，简化为有限元模型进行仿真分析。 控对象模块实现的。
例如，板、梁、杆、块状等，都能转化为仿真模型进行
问题。但其庞大的单元、节点数据并不利于对结构
建模及参数的提取整合。Python 语言作为一门功能
有限元分析软件的运用越来越频繁，为减少在有限元中的工作量，Python 语言编程可作为简单
高效的辅助程序。Python 语言编程能在 ABAQUS 建模和提取数据过程中，有效减少因重复操作带来的繁琐工作，
有效提高前后处理的效率。本文介绍了 Python 语言在 ABAQUS 中软件的开发，通过对钢框架结构体系地震作用

ABAQUS钢框架结构抗震仿真分析D才建好的ac加速度，OK。

7、MeshSeed Part Instance；Assign Mesh Controls：Quard，Free，Advancing front；Assign Element Type：Standard，Linear，Reduced Integration，壳单元S4R；Mesh Part；最后Verify Mesh检查网格是否错误。

8、JobCreate Job；Write Input（输出inp文件）,Submit；打开Monitor观察是否有错误、警报；点击Result进入可视化窗口Visualization。

9、VisualizationResult，Step/Frame分析步/帧，查看各时程变形情况；Tools，XY Data，Create,ODB field output，plot顶层楼板位移时程曲线，各层楼板加速度时程曲线，各层楼板位移曲线。

10、数据后处理在Visualization，XY Data Manager中点击Edit，输出各层楼板位移数据到Excel中，利用Excel：相邻两层的位移作差后得到层间相对位移，画出以Time为横轴、层间相对位移为纵轴画出各层层间位移时程曲线；然后层间相对位移除以层高得到层间位移角，画出以Time为横轴、层间位移角为纵轴画出各层层间位移角时程曲线。

四、结果展示钢框架内力云图1钢框架内力云图2钢框架内力云图3顶层楼板位移时程曲线底端加速度时程曲线一层楼板加速度时程曲线二层楼板加速度时程曲线三层楼板加速度时程曲线四层楼板加速度时程曲线五层楼板加速度时程曲线顶层楼板加速度时程曲线底端与一层楼板层间位移一层与二层楼板层间位移二层与三层楼板层间位移三层与四层楼板层间位移四层与五层楼板层间位移五层与顶层楼板层间位移底端与一层楼板层间位移角一层与二层楼板层间位移角二层与三层楼板层间位移角三层与四层楼板层间位移角四层与五层楼板层间位移角五层与六层楼板层间位移角五、总结与分析通过分析数据：①该钢框架模型顶层楼板最大位移发生在9.904615s时，值为0.521279；根据《钢结构设计规范》:多层框架结构柱顶位移H/500，对于该模型为18m/500=0.036m，顶层楼板最大位移超出规范要求。

ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例地震反应分析是工程结构设计中非常重要的一项内容，ABAQUS是一款常用的有限元分析软件，可以用于进行地震反应分析。

下面将通过一个简单的实例来介绍ABAQUS中的时程分析法计算地震反应的方法。

假设我们要计算一个两层楼的简化结构在地震作用下的反应。

该结构由两根弹性细杆组成，分别代表两层楼板的水平支撑，两层楼板分别由质点模拟。

结构的初始状态为静力平衡，无任何位移和速度，没有外力作用。

我们将利用ABAQUS中的时程分析法来计算结构在地震作用下的运动。

1.组建模型首先，我们需要在ABAQUS中组建结构的有限元模型。

在ABAQUS中，我们可以使用CONNECTION命令来定义模型的节点和单元。

在本例中，我们定义了两个节点表示两层楼板的连接处，再使用ELEMENT命令定义两根弹性细杆，将两个节点连接起来。

这样就创建了一个简化的两层楼模型。

2.定义材料和截面属性在ABAQUS中，我们还需要定义模型的材料和截面属性。

在本例中，楼板部分可以使用线性弹性材料进行模拟，我们可以使用ELASTIC命令定义材料的弹性模量和泊松比。

而弹性细杆可以使用线性弹性的截面，我们可以使用SECTION命令定义截面的几何特性和材料特性。

3.定义边界条件为了模拟地震作用下的结构反应，我们需要定义结构的边界条件。

在本例中，我们希望模型底部节点固定，即节点的位移和旋转均为零。

我们可以使用BOUNDARY命令来定义节点的边界条件。

4.定义地震荷载在ABAQUS中，我们可以使用ACCELERATION命令来定义地震的加速度时程。

地震时程是描述地震波动过程的函数，通常由科学家通过实测数据进行获取。

在本例中，假设我们已经获取到地震波动的加速度时程，并将其转换为ABAQUS可用的格式。

5.设置时程分析参数在进行时程分析之前，我们还需要设置模型的时程分析参数。

在ABAQUS中，我们可以使用STEP命令设置分析的步数、步长和加载参数。

基于ABAQUS的框架结构抗震分析朱秀亭;于广杰;杨晨辉【摘要】介绍了应用ABAQUS对框架结构进行时程分析法和反应谱分析法的具体的建模及分析要点,通过对框架结构的应力云图、位移云图和加速度云图的分析,以及后处理的数据分析结果可以看出,运用ABAQUS分析抗震分析的正确性及可靠性都是可以保证的,为研究人员运用ABAQUS进行更为复杂的分线性分析工作奠定了基础.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2013(039)011【总页数】3页(P36-38)【关键词】时程分析法;地震波;反应谱【作者】朱秀亭;于广杰;杨晨辉【作者单位】扬中市市政园林工程处,江苏扬中212200【正文语种】中文【中图分类】TU375.40 引言目前ABAQUS由于其强大的计算器功能已成为极为流行的有限元分析工具，现已广泛的应用于机械、化工、土木、航空及船舶等各个工程和科研领域［1-3］。

地震由于对人们的生命财产造成了极其严重的破坏，对其的研究分析已成为重要的课题［4-7］。

本文将介绍用ABAQUS进行建筑抗震分析的方法，以作为从事建筑工程设计及学习人员的学习参考。

1 抗震时程分析时程分析法是对结构动力方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。

时程分析法将地震波按时段进行数值化后，输入结构体系的振动微分方程，采用直接积分法计算出结构在整个强震时域中的振动状态全过程，给出各个时刻各个杆件的内力和变形。

1.1 数值分析模型本文的模型为一榀钢结构框架结构，框架柱子为300 mm×300 mm的矩形钢柱，框架梁为工字形钢梁，模型的具体尺寸如图1所示。

钢柱采用二级钢HRB335，弹性模量为Es=2.1×105MPa，钢梁采用一级钢HPB300，弹性模量为Es=2.0×105MPa。

模型采用Beam单元，并进行B31单元离散。

ABAQUS进行时程分析时选择DYNAMIC IMLICITY进行分析。

具体的数值分析模型如图2所示。

ABAQUS钢框架结构抗震仿真分析首先，我们需要建立结构的有限元模型。

钢框架结构主要由柱、梁、节点和连接件组成，我们需要根据实际情况进行建模。

在ABAQUS中，我们可以使用节点（节点）和单元（单元）建立结构模型。

其次，我们需要定义结构的材料特性。

在钢框架结构中，材料的弹性模量（E）和泊松比（ν）是两个重要参数。

根据实际材料的特性，我们可以在ABAQUS中定义这些参数。

接下来，我们需要定义结构的边界条件。

抗震仿真分析通常需要在地震力作用下进行，我们需要定义结构的固定支撑条件，以模拟垂直方向上的地震力。

在ABAQUS中，我们可以将结构的底部或其他特定地方固定支撑。

然后，我们需要定义地震载荷。

地震力通常由地震加速度谱表示，在ABAQUS中，我们可以通过载荷定义来输入这些数据。

根据地震保护设计准则，我们可以计算出地震力对结构的作用。

在进行抗震仿真分析之前，我们还需要进行网格划分和网格优化。

钢框架结构通常具有较高的刚度和复杂的形状，我们需要根据结构的实际情况进行网格划分，并使用ABAQUS的网格优化工具来确保网格质量。

最后，我们可以进行抗震仿真分析。

在此过程中，我们可以将地震载荷应用于结构，并模拟结构在地震力作用下的响应。

ABAQUS可以计算出结构的位移、应力和变形等参数，并可生成相应的结果报告。

总结起来，ABAQUS是一种强大的有限元分析工具，可以用于钢框架结构的抗震仿真分析。

通过建立模型、定义材料特性、边界条件和地震载荷，进行网格划分和网格优化，并进行仿真分析，我们可以获取结构在地震力作用下的响应情况，评估结构的抗震性能，并指导实际工程设计。

前言有限元法是工程中广泛使用的一种数值计算方法。

它是力学、计算方法和计算机技术相结合的产物。

在工程应用中，有限元法比其它数值分析方法更流行的一个重要原因在于：相对与其它数值分析方法，有限元法对边界的模拟更灵活，近似程度更高。

所以，伴随着有限元理论以及计算机技术的发展，大有限元软件的应用证变得越来越普及。

ABAQUS软件一直以非线性有限元分析软件而闻名，这也是它和ANSYS,Nastran等软件的区别所在。

非线性有限元分析的用处越来越大，因为在所用材料非常复杂很多情况下，用线性分析来近似已不再有效。

比方说，一个复合材料就不能用传统的线性分析软件包进行分析。

任何与时间有关联，有较大位移量的情况都不能用线性分析法来处理。

多年前，虽然非线性分析能更适合、更准确的处理问题，但是由于当时计算设备的能力不够强大、非线性分析软件包线性分析功能不够健全，所以通常采用线性处理的方法。

这种情况已经得到了极大的改善，计算设备的能力变得更加强大、类似ABAQUS这样的产品功能日臻完善，应用日益广泛。

非线性有限元分析在各个制造行业得到了广泛应用，有不少大型用户。

航空航天业一直是非线性有限元分析的大客户，一个重要原因是大量使用复合材料。

新一代波音 787客机将全部采用复合材料。

只有像 ABAQUS这样的软件，才能分析包括多个子系统的产品耐久性能。

在汽车业，用线性有限元分析来做四轮耐久性分析不可能得到足够准确的结果。

分析汽车的整体和各个子系统的性能要求（如悬挂系统等）需要进行非线性分析。

在土木工程业， ABAQUS能处理包括混凝土静动力开裂分析以及沥青混凝土方面的静动力分析，还能处理高度复杂非线性材料的损伤和断裂问题，这对于大型桥梁结构，高层建筑的结构分析非常有效。

瞬态、大变形、高级材料的碰撞问题必须用非线性有限元分析来计算。

线性分析在这种情况下是不适用的。

以往有一些专门的软件来分析碰撞问题，但现在ABAQUS在通用有限元软件包就能解决这些问题。

数 值 １／Βιβλιοθήκη ０ ｌ １／１０ １０ １／１０００ １０
本模 型与 原结 构 的函 数关 系 以及 主 要材 料 参 数
的相 似天 系如 表 ２所 示
材 料 抗 压 强 度 及 屈 服 强 度 平 均值
表 ２
钢管 混 凝 土框 架 结 构 目前 在 高 层 建筑 Ｔ程 领域 中应 用越 来越广 泛＿】～Ｉ，而 框架 结构 的动 力 特性 分析 是 钢管 混凝 土框架 结构 分析 研 究 的热 点 之一 ，但 南于 地 震 动强度 的不 确定性 ，直 接导 致钢 管混 凝 土框 架结 构 在 未来可 能进 入弹 塑性变 形 阶段 的不确定 性 。框 架结 构在 线性 阶段 和弹 塑性 阶段 的反应不 同。这 不仅 表现 在 框架 结 构 的 基本 动 力特 性 在非 线 性 反应 阶段 Ｈ－，ｔＨ， ／ 刻刻 都发 生着 变化 ，而且 还表 现 在框架 结 构在 线性 阶 段 与非线 性 阶段 的动 力特 征 截然 不 同 。本 文采 用 ＡＢＡＱＵＳ进行 数值 模拟 ，探讨 钢管 混凝 土柱 一钢 梁框 架结 构 的振 型与模 态 ．分 析框 架结构 的抗 震性 能 。
＿＿］ ： 。 部填充 Ｃ３０的碎石混凝土 ，
…
｛
楼 板 采 用 ２０ｒａｍ 厚 的 Ｃ２０
ｌｌ ．｛ ０ ０ 现 浇混 凝 土 板 ，内配置 直径
ｈ 架 构 面 侧 图 ２．２ｍｍ 的 镀 锌 铁 丝 ，钢 管 与
圈１ 框架结构试件尺寸示意图 Ｈ４０×４５×２．５×３的钢 梁 焊
作 者 简 介 ：李 飞 （１９９（）一），男 ，河 南新 乡人 ，中原 工 学 院 ，硕 士 １３４
采 用 地 震 波 分 别 为 Ｅｌ—Ｃｅｎｔｒｏ 波 ｆ１９４０）、 Ｈｏｌｌｙｗｏｏｄ ｓｔｏｒａｇｅ（１９５２）、Ｍｅｘｃｏ Ｃｉｔｙ（１９８５）一种 地 震 波

基于BQUS下钢筋水泥房屋结构抗震能力分析徐绍娟李良江谢圣富张敏谢顺添摘要：本文通过对XX地区钢筋混泥土房屋结构的调查，展开了钢筋混泥土房屋结构抗震特点的讨论。

基于bqus有限元分析软件建立模型，然后接受模态分析计算出该模型的前四阶振型及固有频率，并与公式的计算频率进行对比分析，预报该模型的还原程度及可信度。

选取XX省地震波为地震动的输入时程，分别计算在不同峰值加速度时程下的钢筋混泥土结构的地震反应，得到相应的拉伸损伤XX图，并分析机构的破坏特征，给出该模型抗震能力薄弱之处。

结果说明：当钢筋混泥土房屋结构输入东西和南北地震动时，首先由窗户上横墙和纵墙相交汇的地方开裂，且两相邻交汇处裂纹渐渐靠拢，又由于整体重力过大导致该房屋结构的下半部分领先损坏，直至房屋倒塌。

关键词：钢筋混泥土房屋结构;抗震特点 bqus有限元分析;模态分析;频率;拉伸损伤XX图引言本文从XX地区现有的农居结构出发，选出具有代表性的建筑作为讨论对象，利用有限元软件bqus建模，并输入不同的地震波，探究不同的地震等级对房屋结构的影响。

1 模型建立本文针对XX地区进行了抽样调查。

最终接受bqus建立调查后的钢筋混泥土房屋结构模型。

1.1 调查分析依据调查状况，本文选用了XX常见钢筋混泥土房屋为主要的参考对象。

通过对其结构尺寸进行提取，可得到本文需建立的模型基本参数如表所示：在模型的建立中依据上述基本尺寸进行建立，且房屋的样式与主要参考对象略有不同。

1.2 有限元模型的建立为完成钢筋混泥土结构的抗震性能分析。

本文首先使用bqus 有限元分析软件中的部件〔prt〕以及互相作用关系〔interction〕模塊完成了基础模型的建立。

其次，在模型进行有限元分析之前还还需要对模型的材料以及XX格进行划分，这里则需要使用的是bqus中的属性〔property〕和XX格〔Mesh〕模块，且在设置属性的过程中需要对钢筋混泥土材料的本构关系进行确定，而XX格〔Mesh〕的作用则是将模型划分为小的单元，以便分析。

4、关于单元尺寸、最小增量步时间
4.1 单元尺寸 有限单元长度必须小于最大频率对应波长的 1/10-1/8，因此滤掉高频波后可以增大单元尺寸
详见 Parametric study on seismic ground response by finite element modeling 4.2 时步选择 常选择 0.005，但精确的选择如下：
Abaqus 地震分析的总结——时步、单元尺寸、滤波、等效非线性、无限元 笑看风云
1、自由场地震反应
经典的自由场地震反应用 shake91 或 proshake 等进行分析，在分析完可以导出各层土的等效线性参数，包 括阻尼（粘滞阻尼系数）和剪切模量，用剪切模量可以计算弹性模量，shake 中假定泊松比为常数，对地震 反应没影响。其实 FLAC 中有自带自由场边界，计算地震很方便。 如以下是 shake91 中自带的例子输出得到的参数 ITERATION NUMBER 8 VALUES IN TIME DOMAIN NO TYPE DEPTH UNIFRM. <---- DAMPING ----> <---- SHEAR MODULUS -----> G/Go (FT) STRAIN NEW USED ERROR NEW USED ERROR RATIO --- ---- ---- ------- ----- ------ ------------ ------- ------ ----1 2 2.5 .00077 .007 .007 .0 3851.5 3851.5 .0 .992 2 2 7.5 .00295 .014 .014 .0 3020.0 3020.0 .0 .960 3 2 15.0 .00634 .023 .023 .0 2803.8 2803.8 .0 .892 4 2 25.0 .00976 .028 .028 .0 2985.8 2985.8 .0 .852 5 1 35.0 .01099 .030 .030 .0 3621.7 3621.6 .0 .933 6 1 45.0 .01403 .035 .035 .0 3540.5 3540.4 .0 .912 7 1 55.0 .01362 .034 .034 .0 4296.0 4296.0 .0 .915 8 1 65.0 .01566 .037 .037 .0 4239.8 4239.8 .0 .903 9 2 75.0 .01356 .034 .034 .0 5402.7 5402.7 .0 .792 10 2 85.0 .01505 .037 .037 .0 5266.0 5266.0 .0 .772 11 2 95.0 .01336 .034 .034 .0 6288.2 6288.2 .0 .795 12 2 105.0 .01413 .035 .035 .0 6203.4 6203.4 .0 .784 13 2 115.0 .01233 .032 .032 .0 7357.2 7357.2 .0 .810 14 2 125.0 .01281 .033 .033 .0 7290.8 7290.8 .0 .803 15 2 135.0 .01115 .030 .030 .0 8570.4 8570.4 .0 .829 16 2 145.0 .00865 .026 .026 .0 11292.6 11292.6 .0 .863 Shake 中的 outcrop 指出露基岩，baserock 指土层底部的基岩，因此不考虑波的衰减的情况下，在 outcrop 处用加速度计测得的地震加速度幅值为 baserock 处的 2 倍。 如果在 abaqus 中的土层与基岩的交界面处输入 地震波，在跟 shake91 对比时，要是用 baserock 输入。在 abaqus 中建立的土层数要和 shake91 中的土层数 相等，使用同样的参数，注意是弹模，泊松比，密度和瑞利阻尼。注意 shake91 中必须是 8 列或 4 列数据， 如果使用两列数据，则无法读入加速度。Shake91 是频域有限元法，对于加速度幅值是先放大，再滤波。 自带的例子中滤掉大于 25Hz 的波。

第１８卷第６期２０２０年１２月水利与建筑工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１８Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２０２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０２０．０６．０２５收稿日期：２０２０ ０８ ０９ 修稿日期：２０２０ ０９ ０１基金项目：国家自然科学基金青年项目（５１４０８２２３）；国家自然科学基金面上项目（５１６７９０９１；５１９７９１０９）作者简介：程学斌（１９９５—），男，江西上饶人，硕士研究生，研究方向为工程结构抗震。

Ｅ ｍａｉｌ：ｌｂｊｃｈｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：马　颖（１９８２—），女，河南郑州人，博士，硕士生导师，主要从事水工、桥梁等工程结构抗震研究工作。

Ｅ ｍａｉｌ：ｍａｙｉｎｇ１９８２０８＠１６３．ｃｏｍ基于ＡＢＡＱＵＳ的钢筋混凝土柱抗震数值模拟分析程学斌，马　颖，袁子淇（华北水利水电大学水利学院，河南郑州４５００４５）摘　要：为了研究ＡＢＡＱＵＳ软件中实体单元和纤维梁单元在不同破坏模式下（ＲＣ）柱滞回性能数值模拟的适用性，从美国ＰＥＥＲ数据库中收集了９根钢筋混凝土矩形截面柱的拟静力试验数据，柱试件分别发生了弯曲、弯剪或剪切不同模式的破坏。

在ＡＢＡＱＵＳ中分别建立柱试件的实体单元模型和纤维梁单元模型并进行往复荷载作用下ＲＣ柱滞回性能的数值模拟，将模拟结果与试验数据进行了对比分析。

结果表明：对于弯曲破坏ＲＣ柱，适合采用纤维梁单元模拟，而对于弯剪破坏和剪切破坏ＲＣ柱，基于实体单元的模拟结果与试验结果更为接近；纤维梁单元能够更准确地模拟ＲＣ柱滞回曲线的捏拢效应。

关键词：钢筋混凝土柱；ＡＢＡＱＵＳ；实体单元；纤维梁单元；滞回性能中图分类号：ＴＵ３７５．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１４４（２０２０）０６—０１４６—０７ＳｅｉｓｍｉｃＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＣｏｌｕｍｎｓＢａｓｅｄｏｎＡＢＡＱＵＳＣＨＥＮＧＸｕｅｂｉｎ，ＭＡＹｉｎｇ，ＹＵＡＮＺｉｑｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅ’ｎａｎ４５００４５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＲＣｃｏｌｕｍｎｓｗｉｔｈｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｉｎＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ．Ｔｈｅｐｓｅｕｄｏ ｓｔａｔｉｃｔｅｓｔｄａｔａｏｆ９ｒｅ ｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｓｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅＰＥＥＲｄａｔａｂａｓｅｉｎｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ．Ｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｆａｉｌｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｓｏｆｆｌｅｘｕｒｅ，ｆｌｅｘｕｒｅ ｓｈｅａｒｏｒｓｈｅａｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｃｅｔｅｓｔｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＡＢＡＱＵＳｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＲＣｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇｌｏａｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｏｒｆｌｅｘｕｒｅｆａｉｌｕｒｅＲＣｃｏｌｕｍｎｓ，ｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｓｕｉｔａｂｌｅ，ｗｈｉｌｅｆｏｒｆｌｅｘｕｒｅ ｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅａｎｄｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅＲＣｃｏｌｕｍｎｓ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｃａｎｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｉｎｃｈｅｆｆｅｃｔｏｆＲＣｃｏｌｕｍｎｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｃｕｒｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓ；ＡＢＡＱＵＳ；ｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔ；ｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔ；ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 在地震作用下，钢筋混凝土柱作为水工、桥梁、房屋等结构的主要竖向承重与水平抗力构件，承载着整个结构的竖向荷载和由地震引起的水平荷载。

ABAQUS钢框架结构抗震仿真分析报告【摘要】本文使用ABAQUS软件对一幢钢框架结构进行了抗震仿真分析。

首先，建立了结构的有限元模型，并对其进行了网格划分。

然后，加载了地震波荷载，进行了静力分析和动力分析。

最后，通过比较结构的位移响应和内力分布，评估了结构的抗震性能。

结果表明，结构具有较好的抗震能力。

【关键词】ABAQUS；钢框架结构；抗震仿真；有限元模型；地震波荷载1.引言随着城市化进程的推进，建设规模越来越大的钢框架结构变得越来越普遍。

然而，地震是一个常见的自然灾害，在一些地区频繁发生。

因此，钢框架结构的抗震性能成为了设计的重要考虑因素。

为了评估钢框架结构的抗震性能，可以通过抗震仿真分析来模拟地震情况，得到结构的位移、应力等响应。

2.方法2.1建立有限元模型首先，根据结构的几何形状和材料性质，建立了合适的有限元模型。

钢框架结构主要由梁柱组成，因此可以使用梁单元和柱单元来建模。

在建立模型时，需要考虑结构的几何非线性和材料非线性。

2.2网格划分在建立有限元模型后，需要对结构进行网格划分。

合理的网格划分能够提高计算精度和计算效率。

一般来说，细小的单元可以更好地模拟结构的性能，但也会增加计算量，因此需要权衡。

3.分析3.1静力分析首先，按照建筑物受到的地震荷载大小进行静力分析。

静力分析是为了确定结构在地震荷载下的受力状态。

通过静力分析，可以获得结构的位移响应和内力分布。

3.2动力分析在静力分析的基础上，进行动力分析。

动力分析是为了模拟地震时结构的动态响应。

在动力分析中，需要加载地震波荷载，并设置一定的计算时间。

通过动力分析，可以获得结构在地震中的动态位移响应和内力分布。

4.结果与讨论通过比较静力分析和动力分析的结果，可以评估钢框架结构的抗震性能。

如果位移响应较小，内力分布均匀，说明结构具有较好的抗震能力。

反之，则说明结构抗震能力较差。

5.结论本文使用ABAQUS软件对一幢钢框架结构进行了抗震仿真分析。

一、引言欧阳引擎（2021.01.01）时程分析法是对结构动力方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。

时程分析法将地震波按时段进行数值化后，输入结构体系的振动微分方程，采用直接积分法计算出结构在整个强震时域中的振动状态全过程，给出各个时刻各个杆件的内力和变形。

现已成为多数国家抗震设计规范或规程的分析方法之一。

二、有限元软件ABAQUS简介ABAQUS是美国ABAQUS公司（原名HKS公司．即Hibbitt，Karlsson＆Sorensen,INC．2005年被法国达索公司收购，2007年公司更名为SIMULIA）。

ABAQUS已成为国际上最先进的大型通用有限元力学分析软件之一。

ABAQUS是一套功能强大的进行工程模拟的有限元软件。

其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。

ABAQUS拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线形和非线形行为，可以进行结构的静态和动态分析，如应力、变形、振动、热传导以及对流等。

也可以模拟广泛的材料性能，如金属、橡胶、塑料、弹性泡沫等，而且任何一种材料都可以和任何一种单元或复合材料的层一起用于任何合适的分析类型。

三、模型建立与求解1、PartCreate Part：Name：Ban，3D，Deformable，Shell ，Planar，输入坐标创建一个18X9m的壳部件，作为混凝土楼板部件；Create Part：Name：Zhu，3D，Deformable，Wire ，Planar，输入坐标创建一个长3m线部件，作为柱部件；Create Part：Name：Liang，3D，Deformable，Wire ，Planar，输入坐标创建一个长6X3m，宽4.5X2m的线网部件，作为梁网部件；2、 SectionCreate Material：Name：steel，General，Density 7800；Mechanical，Elasticity，Young’s Modulus 2.1e11，Poisson’Ratio 0.3；Create Material：Name：concrete，General，Density 2500；Mechanical，Elasticity，Young’s Modulus 3e10，Poisson’Ratio 0.3。

基于ABAQUS的楼板对钢筋混凝土框架的抗震影响分析钢筋混凝土框架是一种常用于建筑结构中的结构形式，其在抗震设计中起到了至关重要的作用。

然而，由于楼板的存在，框架结构的抗震性能可能会受到一定的影响。

因此，通过使用ABAQUS软件对楼板的抗震影响进行分析，能够更好地评估钢筋混凝土框架结构的抗震性能。

首先，为了进行抗震分析，需要使用ABAQUS软件进行有限元建模。

在建模过程中，需要考虑框架结构的几何形状、材料性质和边界条件等因素。

通过细分建模，可以更精确地模拟结构的受力状态。

同时，应根据实际情况合理设置初始条件，如初始位移和初始速度等。

在建模完成后，需要进行地震荷载的施加。

ABAQUS软件可以通过施加动力荷载或地震时间历程来模拟地震作用。

在分析过程中，可以通过定义响应谱等指标来评估结构的抗震性能。

此外，还可以通过初始刚度矩阵的求解，确定结构的初始刚度分布，为后续的动力分析提供准确的初始条件。

在模拟地震作用后，需要进行动力分析以评估结构的受力性能。

通过ABAQUS软件的求解器，可以得到结构的响应结果，如位移、加速度和内力等。

通过对这些结果的分析，可以了解结构在地震作用下的受力情况，对结构的稳定性和安全性进行评估。

此外，需要注意的是，在进行抗震分析时，还需要考虑楼板对结构的影响。

由于楼板的存在，可能会产生一定的刚度和阻尼效应，对结构的抗震性能产生一定的影响。

因此，在建模过程中，需要合理设置楼板的材料属性和几何参数，以准确模拟楼板对结构的影响。

综上所述，基于ABAQUS的楼板对钢筋混凝土框架的抗震影响分析是一种重要的抗震设计方法。

通过细致的建模和准确的分析，可以更好地评估钢筋混凝土框架结构的抗震性能，为工程设计提供依据。

在实际应用中，还可以进一步优化模型和参数，提高分析结果的准确性和可靠性，以确保工程的安全性和稳定性。

ABAQUS在抗震性能分析中的应用作者：郭开发来源：《大东方》2018年第09期摘要：空间框架结构整体性、刚度较好，仍广泛应用于我国大部分地区。

但即使严格执行抗震设计规范的空间框架结构也可能发生不同程度的倒塌破坏，因此其抗震性能是保障人民生命财产安全的重要指标。

本文主要简述ABAQUS有限元分析软件对地震荷载下的空间框架结构抗震性能分析的优势及意义。

关键词：抗震理论；abaqus分析优势；意义一、抗震理论的发展早期抗震工程研究主要侧重于如何减少巨大地震下的建筑物倒塌和人员伤亡，基于承载力和构造保证延性的传统抗震设计方法并不完善，已不能适应现代社会对结构抗震性能的要求。

由此引起了各国工程界对现有抗震设计思想和方法进行深刻的反思，迫使工程人员寻求更加完善的设计思想，设工程结构在各种可能遇到的地震作用下的反应和损伤状态控制在设计预期要求的范围内。

不仅确保生命安全，而且确保经济损失最少。

我国抗震规范（GB50011-2010）采用两阶段的抗震设计思想：第一阶段，对于小震和中震作用下的一般结构采用弹性分析方法计算构件截面及配筋；第二阶段，对于特殊结构（如超限高层结构）需使用弹塑性分析方法进行罕遇地震作用下结构的损伤和抗倒塌能力验算。

目前，结构弹塑性分析的方法有两种，分别为静力弹塑性分析和动力弹塑性分析。

静力弹塑性分析又称静力推覆分析或Pushover分析，它是一种简便易行，能够在一定程度上反映结构弹塑性性能的方法。

动力弹塑性分析是利用结构动力学方程和构件弹塑性恢复力模型，采用逐步积分技术获得各时刻下结构各质点和构件地震响应的方法。

其中静力弹塑性分析理论得到了较多的完善和发展，虽然较动力弹塑性理论有就较多的缺陷，但它已成为了一种完善的方法。

而使用动力弹塑性理论分析具有以下优势：（1）可以获得整个地震过程中各时刻结构的地震响应；（2）对结构的简化假设较少，可以完整、真实、准确地反应结构地震响应。

无论是静力弹塑性理论还是动力弹塑性理论，应用有限元分析更为简便，得到的结果也更能接近结构受荷时的真实内力分布状况。

（一）创建部件1：模块：部件2：从菜单栏中选择部件→创建，弹出创建部件对话框，将名称修改为Basis，模型空间选择三维，类型选择可变形，形状选择实体，类型为拉伸。

采用SI （mm）量纲，考虑到所创建部件的最大尺寸为100mm，大约尺寸改为200，为最大尺寸的2倍。

3：点击继续，进入草绘模式，为实体拉伸绘制界面草图。

4：点击创建构造工具，创建2条构造线，分别与X 轴、Y轴重合5：点击添加约束工具，弹出添加约束对话框，选择固定约束，按住shift点选2条构造线，按鼠标中键。

6：点击创建矩形工具，在绘图区内随意绘制一个矩形7：点击添加尺寸工具，修改矩形的长为100，宽为608：点击添加约束工具，使矩形分别关于2条构造线对称9：点击创建圆工具，先绘制1个圆，半径为5，圆心到长边的距离为15，圆心到宽边的距离为1010：点击镜像工具，选择镜像操作的类型为复制，选择水平方向的构造线为镜像轴，选择上一步绘制的第1个圆为待镜像的对象，按下鼠标中键完成镜像11：使用同样的方法绘制另外2个圆12：按下鼠标中键完成截面草图的绘制，弹出编辑基本拉伸对话框，将深度修改为20，点击确定13：拉伸出的实体如下图14：点击创建实体：拉伸工具，为实体拉伸选择一个合适的平面，点选一条合适的边作为草绘的参照，进入草绘模式15：绘制如下界面草图16：按下鼠标中键退出草绘模式，弹出编辑拉伸对话框，类型为指定深度，深度设为20，由于绘图区中的拉伸方向不是想要的方向，点击翻转方向按钮17：点击确定，完成拉伸18：点击创建切削：拉伸工具，为拉伸切削选择一个合适的平面，选择一条合适的边作为草绘参照19：绘制如下界面草图:20：按下鼠标中键完成草图绘制，弹出编辑切削拉伸对话框，类型选择指定深度，深度修改为5，选择默认的拉伸切削方向，点击确定，结束切削拉伸21：点击创建实体：拉伸工具，为实体拉伸选择一个合适的平面，选择一条边作为草绘参照，进入草绘模式，绘制如下界面草图22：按下鼠标中键退出草绘模式，弹出编辑拉伸对话框，类型设为指定深度，深度设为523：点击确定，完成拉伸24：创建一个基本平面，作为三角形肋板的镜像平面点击创建基准平面工具，点选偏移所参照的平面，通过输入大小来设定偏移，确定偏移方向，输入偏移大小为30，点击确定完成基准平面的创建25：点击创建镜像工具，选择刚刚创建的基准平面为镜像平面，并选择保留原几何，完成镜像至此已经完成部件模型的创建（二）定义材料和界面属性1：模块：属性2：点击创建材料工具，弹出编辑材料对话框，名称改为Steel，通用→密度，输入密度为7.85e-93：力学→弹性→弹性，输入弹性模量为2.1e5，输入泊松比为0.3，点击确定4：点击创建截面工具，弹出创建截面对话框，将名称修改为Basis_Section，类别为实体，类型为均质，点击继续，在弹出的编辑截面对话框中选择确定5：点击指派截面工具，选择整个部件为要指派截面的区域，点击完成，弹出编辑截面指派对话框，点击确定（三）生成装配件1：模块：装配2：点击创建实例工具，弹出创建实例对话框，点击确定（四）定义分析步和指定输出要求1：模块：分析步2：点击创建分析步工具，弹出创建分析步对话框，修改名称为Basic_Load，程序类型选择通用，静力、通用。

图、 位 移 云 图和 加 速 度 云 图 的分 析 ， 以及 后 处 理 的 数 据 分 析 结 果 可 以看 出 ， 运用 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ分 析 抗 震 分 析 的 正 确 性 及 可 靠 性 都 是 可
以保证的 ， 为研 究人员运用 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ 进行 更为复杂的分线性分析工作奠定 了基础 。
出版 社 ． ２ ０ ０ ８： １ ２ ７ — ２ １ １ ．
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ Ｏ ｆ ｅ ｃ ｏ ｎｏ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ １ ． ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ Ｏ ｆ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｂ ｅ ａ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｎ ｅ ｗ ｃ ｏ ｄｅ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ
．
３ ６．
第３ ９卷 第 １ １期 ２ ０ １ ３年 ４ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨⅡ ＥＣＴＵＲＥ
Ｖ０ １ ． ３ ９ Ｎｏ ．１ １ Ａｐ ｒ ． ２０１ ３
文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ３ ６ — ０ ３
１ 抗震 时 程分析
３ ０ ０ ｍ ｍ的矩形钢柱， 框架梁为工字形钢梁， 模型的具体尺寸如图 １
３ ） 从 图 ２可以得 到梁的经济配筋率 在 ０ ． ７ ５ ％ ～１ ． ４ ５ ％左右 ， 由式 将产生较大 的社会 、 经济效益 。
（ １ １ ） 求得 Ｐ＝ ０ ． ９ ０ ％， 基本 接近 图 ２较优 配筋 率。４ ） 从 图 ３可 以 参 考文 献 ： 得到梁 的经济配筋率 在 ０ ． ７ ０ ％ 一１ ． ４ ０ ％左右 ， 由式 （ １ １ ） 求得 Ｐ＝ ［ １ ］ 张 ０ ． ８ ８ ％， 基本接 近图 ３较优配筋率 。 浩． 钢筋 混凝 土矩形 梁经 济配筋 率近似公 式推 导 ［ Ｊ ］

一、引言时程分析法是对结构动力方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。

时程分析法将地震波按时段进行数值化后,输入结构体系的振动微分方程，采用直接积分法计算出结构在整个强震时域中的振动状态全过程，给出各个时刻各个杆件的内力和变形。

现已成为多数国家抗震设计规范或规程的分析方法之一。

二、有限元软件ABAQUS简介ABAQUS是美国ABAQUS公司（原名HKS公司．即Hibbitt,Karlsson&Sorensen,INC．2005年被法国达索公司收购,2007年公司更名为SIMULIA）。

ABAQUS已成为国际上最先进的大型通用有限元力学分析软件之一。

ABAQUS是一套功能强大的进行工程模拟的有限元软件。

其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题.ABAQUS拥有CAE工业领域最为广泛的材料模型，它可以模拟绝大部分工程材料的线形和非线形行为，可以进行结构的静态和动态分析，如应力、变形、振动、热传导以及对流等.也可以模拟广泛的材料性能,如金属、橡胶、塑料、弹性泡沫等,而且任何一种材料都可以和任何一种单元或复合材料的层一起用于任何合适的分析类型.三、模型建立与求解1、PartCreate Part：Name:Ban，3D，Deformable， Shell ，Planar，输入坐标创建一个18X9m的壳部件，作为混凝土楼板部件；Create Part：Name:Zhu，3D，Deformable, Wire ,Planar，输入坐标创建一个长3m线部件，作为柱部件;Create Part：Name：Liang，3D，Deformable， Wire ，Planar,输入坐标创建一个长6X3m，宽4.5X2m的线网部件，作为梁网部件；2、 SectionCreate Material：Name：steel，General，Density 7800；Mechanical,Elasticity，Young’s Modulus 2.1e11，Poisson’ Ratio 0。