ABAQUS 反应谱法计算地震反应的简单实例 Fan.hj 2010 年 4 月 4 日 清明小长假，琢磨了下 ABAQUS 如何进行地震反应谱计算。现通过一小算例说明。 问题描述： （本例的问题引用《有限元法及其应用》一书中陆新征博士ANSYS 算例的问题） 悬臂柱高 12m，工字型截面（图 1），密度 7800kg/m3，EX=2.1e11Pa，泊松比 0.3，所有振 型的阻尼比为 2%，在 3m 高处有一集中质量 160kg，在 6m、9m、12m 处分别有 120kg 的集 中质量。反应谱按 7 度多遇地震，取地震影响系数为 0.08，第一组，III 类场地，卓越周期 Tg=0.45s。 图 1 计算对象 几点说明：  本例建模过程使用 CAE；  添加反应谱必须在 inp 中加关键词实现，CAE 不支持反应谱；  *Spectrum 不可以在 keyword editor 中添加，keyword editor 不支持此关键词读入；  ABAQUS 的反应谱法计算过程以及后处理要比 ANSYS 方便的多。 操作过程为： （1） 打开 ABAQUS/CAE，点击 create model database。 （2） 进入 Part 模块，点击 create part，命名为 column，3D、deformation、wire。OK （3） Create lines：connected，分别输入 0，0；0，3；0，6；0，9；0，12。OK。退出 sketch。 （4） 进入 property 模块，create material，name：steel，general-->>density，mass density： 7800，mechanical-->>elasticity-->>elastic，young‘s modulus：2.1e11，poisson’s ratio： 0.3.OK 0.50.20.010.0083333160kg120kg120kg120kg0.01

（5） Create section，name：I，category：beam，type：beam, Continue, create profile, name:I, shape:I, 按图 1 尺寸输入界面尺寸，ok。在 profile name 选择 I，material name 选择 steel。Ok。 （6） Assign section，选择全部，done，弹出的对话框选择 section：I，Ok。 （7） Assign beam orientation，选择全部，默认值，OK。 （8） View-->>part display options，在弹出的对话框里勾选，render beam profiles，以可视 化梁截面形状。 （9） 添加集中质量，Special-->>inertia-->>create，name：mass1，type：point mass/inertia， continue，选择 0，3 位置点，done，mass：160，ok。create，name：mass2，type： point mass/inertia，continue，选择 0，6；0，9；0，12 位置点（按 shift 多选），done， mass：120，Ok，dismiss。 （10） Assembly-->>instance part，instance type 选 dependent（mesh on part），Ok。 （11） Step-->>create step，name：step-1，procedure type 选 freqency，continue，在 basic 选 项卡中，eigensolver 选择频率提取方法，本例选用 lanczos 法，number of eigenvalues request，选 value，输入 10。Ok。再 create step，create step，name：step-2，procedure type 选 response spectrum，continue，在 basic 选项卡中，excitations 选择单向 single direction，sumations 选择 square root of the sum of squares（SRSS）法，use response spectrum：sp(反应谱的 name，后面再 inp 中添加)，方向余弦（0，0，1），scale factor： 1.进入 damping 选项卡，阻尼使用直接模态（direct modal），勾选 direct damping data， start mode：1，end mode：8，critical damping fraction：0.02。Ok。 （12） 进入 load 模块，Load-->>create boundary condition，name：fixed，step 选择 initial， category 选择 mechanical，types 选择 displacement/ rotation，continue，选择 0，0 点， done，勾选 u1~ur3 所有 6 个自由度。Ok。 （13） 进入 mesh 模块，object 选择 part，点 seed edge by number，选择所有杆，done，输 入 3，done，点 assign element type，选择全部杆，done，默认 B31，ok。点 mesh part， yes。 （14） 进入 job 模块，name：demo-spc，source：model，continue，默认，Ok。进入 job manager， 点击 write input，在工作目录生成 demo-spc.inp 文件。 （15） 进入 ABAQUS 工作目录，使用 UltraEdit 软件（或其他类似软件）打开 demo-spc.inp， *Boundary 关键词的后面加如下根据问题叙述确定的反应谱： *Spectrum,type=acceleration,name=sp 0.1543,0.167,0 0.1915,0.25,0 0.2102,0.333,0 0.2241,0.444,0 0.25,0.5,0 0.3295,0.667,0 0.4843,1,0 0.5987,1.25,0 0.7868,1.667,0 1.0342,2.222,0 1.0342,10,0 0.3528,10000,0 第一列为加速度，第二列为频率（图 2） 

图 2 保存。 （16） 进入 job 模块，create job，name：spc，source 选择 input file，input file select：工作 目录下的 demo-spc.inp，continues，默认，ok，进入 job manager，选择 spc，submit， 计算成功！ （17） 点击 results 进入后处理模块，可以看到最大位移为 3.159cm，这与陆博士讲解的 ANSYS 结果 3.1611cm 基本一致。可以查看工作目录下的 spc.dat 文件得到详细的频 率和模态分析结果（图 3～4） 图 3 

图 4