ANSYS Workbench响应谱分析与静力分析动静叠加求解 .docx
ANSYSWorkbench响应谱分析与静力分析动静叠加求解?
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1?响应谱分析简介??
响应谱分析是将模态分析结果与已知谱结合后进行模型位移、应力、应变和反力计算的一种分析方法。其主要用途是代替瞬态动力学（时程法）计算结构对随机载荷或随时间变化载荷（如地震、风载、海洋波浪等）的动力响应。
在ANSYSWorkbench中响应谱分析（ResponseSpectrum）类型有两种，一种是单点谱分析（SinglePoint）：结构载荷为一个已知方向和频率的频谱载荷，在一个位置加载；一种是多点谱分析（MultiplePoints）：结构载荷为多个（最多20个）不同位置的频谱载荷。响应谱分析的基本流程为：模态分析→确定响应谱分析项（单点谱，模态组合类型）→加载载荷→求解计算→后处理。
在工程应用中，实际上很少的结构只承受单一的随机载荷，都会承受一些静力载荷。一般而言，线性分析在ANSYSWorkbench中可直接采用DesignAssessment、SolutionCombination等方法直接计算。对于响应谱与静力学的叠加处理，在高版本（15.0以上）的Workbench中可采用DesignAssessment模块直接叠加，但对于低版本（15.0及以下）由于某些特殊原因无法使用DesignAssessment模块直接叠加，本文将以某压力容器储罐为例介绍一种低版本的响应谱与静力分析动静叠加求解方法。
2?模态分析??
由于篇幅原因，本文不对建模，网格划分，模态分析，静力学分析等过程详细介绍，只对响应谱分析及动静叠加求解进行详细介绍，关于模态分析详细介绍可参考《ANSYSWorkbench梁壳结构谱分析（二）模态分析》一文。感兴趣的读者可在文末点击阅读原文获取源文件。
首先对储罐进行模态分析，其边界条件为固定储罐地脚螺栓孔处。模态分析结果显示，储罐前12阶固有频率分别为23.696Hz、23.731Hz、56.663Hz、69.229Hz、71.768Hz、72.443Hz、73.255Hz、73.963Hz、77.341Hz、78.794Hz、79.891Hz、80.145Hz。由于第一阶固有频率低于截止频率fZPA，因此，采用响应谱法计算地震载荷引起的应力。通过模态分析提取了储罐0~150HZ的模态，共26阶，在X、Y、Z三个方向的累积参与质量分别达到97%、98%、97%，因此所考虑的模态数是足够的。地震载荷选取阻尼比取2%的楼层反应谱值，表1、表2分别给出了水平方向及竖直方向的1/2SSE楼层反应谱。
表1??水平方向（X、Z方向）楼层反应谱
频率（Hz）
0.2
2.6
4.74
5.30
8.00
10.90
14.70
17.50
26.0
35.50
100.0
加速度（g）
0.040
0.490
0.490
0.340
0.340
0.420
0.420
0.220
0.20
0.125
0.125
表2??竖直方向（Y方向）楼层反应谱
频率（Hz）
0.20
2.40
5.00
7.50
9.80
14.20
20.00
30.00
100.00
加速度（g）
0.032
0.340
0.340
-
0.470
0.470
0.140
0.100
0.100
3响应谱分析??
（1）单击ResponseSpectrum（C5）选项，设置【AnalysisSettings】→【Options】→【NumberOfModesToUse】=All（表示将模态的所有阶数结果用于响应谱分析），【SpectrumType】=SinglePoint（表示所有约束点都由一个响应谱激励，如果定义为MultiplePoints则表示不同的约束点存在不同的响应谱激励，如管道在不同楼层间布置），【ModesCombinationType】=ROSE。
注：在ModesCombinationType处共三个选项，默认为SRSS，还有CQC、ROSE选项，本列设置为ROSE。在响应谱分析中必须对此项进行判定，判定依据为：SRSS法的模态分布比较均匀；CQC、ROSE法的模态分布比较密集，且CQC法必须定义阻尼。模态密集的判定法则为：当临界阻尼比≤2%时，任意两相邻频率f2≤1.1f1；当临界阻尼比＞2%时，f2≤1.1×（1+5×临界阻尼比）×f1。本例模态结果成密集分布，且不考虑阻尼，因此采用ROSE法组合。
（2）单击ResponseSpectrum（C5）选项，进入响应谱分析项目中，此时会出现下图所示的Environment工具栏，选择Environment工具栏中的RSBaseExcitation（基础激励响应分析）→RSAcceleration（加速度谱激励）命令，此时在