GTS動力分析案例-地鐵移動載重特徵值分析及歷時分析

midas GTS 地铁移动荷载振动响应分析

地鐵移動載重振動分析概要概要

三维幾何建模

模型- 单位 : kN , m- 彈塑性材料- 板单元- 實體单元

載重及邊界條件- 移動載重

- 彈簧阻尼邊界

Registered, TrialProgram License

2008.03.04Revision Date

V2.5.0Program Version


1. 文件 > 新建

2. 選擇“ 3D”

3. 選擇“ Z”

4. 點擊 [...]

5. 內力 : kN

6. 時間︰ sec

7. 點擊 [ 確認 ]

8. 選擇“轉換到 X,Y,Z”

9. 點擊 [ 確認 ]

步驟 1

2

3

45

7

8

9

6


步驟 2.1 1. 文件 > 導入 > DXF 2D...

2. 點擊“選擇 AutoCAD 的 DXF 文件”

3. 選擇相應的 DXF 文件

4. 點擊 [ 打開 ]

5. 點擊 [ 預覽 ]

6. 點擊 [ 確認 ]

2

4

5

3

6


1. 點擊 [WP 法向 ]

2. 幾何 > 曲線 > 生成線組 ...

3. 選擇圖中紅線

4. 點擊 [ 適用 ]

5. 選擇圖中紅線

6. 點擊 [ 適用 ]

7. 點擊 [ 取消 ]

4 ， 6

5

3

7

步驟 2.2

1


1. 幾何 > 生成幾何體 > 擴展 ...

2. 選擇過濾器中的“線組”

3. 選擇步驟 2.2 中的第一個線組，點擊

[ 選擇擴展方向 ] ，選擇總體坐標系的 Y 軸

4. 輸入“ 40” ，“隧道”

5. 點擊 [ 適用 ]

6. 選擇過濾器中的“線組”，選擇步驟 2.2 中的第

二個線組，點擊 [ 選擇擴展方向 ] ，選擇總體坐標系的 Y 軸

7. 輸入“ 40” ，“土”

8. 點擊 [ 確認 ]

2

4 ， 7

步驟 2.3

2 ， 6

3 ， 6

58


1. 幾何 > 實體 > 嵌入 ...

2. 選擇“土”

3. 選擇“隧道”

4. 點擊 [ 確認 ]

4

步驟 2.4

2

3


1. 幾何 > 生成幾何體 > 擴展 ..

2. 選擇過濾器中的“線”

3. 選擇“線”，選擇圖中紅線

4. 點擊 [ 選擇擴展方向 ] ，選擇總體坐標系的 Y軸

5. 輸入“ 45”

6. 點擊 [ 確認 ]

步驟 2.5

3

2

6

5

3

4


1. 幾何 > 實體 > 分割實體 ...

2. 點擊“選擇分割的實體”

3. 點擊“選擇輔助曲面”

4. 點擊 [ 確認 ]

步驟 2.6

2

3

4

2

3


1. 模型 > 特性 > 屬性

2. 點擊“添加”，選擇“實體”

3. 輸入名稱“土 1”

4. 點擊“添加”

5. 輸入相應的土體參數

6. 點擊 [ 確認 ]

7. 點擊 [ 適用 ]

8. 重複 3-7 ，添加土 2

2

7

4

3

步驟 3.1

5

6


4

步驟 3.21. 模型 > 特性 > 屬性

2. 點擊“添加”，選擇“平面”

3. 輸入名稱“襯砌”


5. 輸入相應的襯砌參數

6. 點擊 [ 確認 ]


8. 輸入相應的襯砌參數

9. 點擊 [ 確認 ]

10. 點擊 [ 關閉 ]

3

7

5

6

8

9

9

10


步驟 4.1

1. 僅顯示實體“隧道”

2. 網格 > 自動網格劃分 > 實體 ...

3. 選擇實體

4. 輸入“ 1”

5. 選擇“土 1”

6. 輸入“隧道”

7. 點擊 [ 確認 ]

5

7

4

3

1

6


步驟 4.2 1. 顯示實體土

2. 在模型窗口中，鼠標左鍵選擇兩個實

體，然後右鍵，選擇“顯示網格種子”

3. 點擊 [ 確認 ]

4. 點擊“透明度”

5. 在“透明表現”中設置為 8

6. 點擊 [ 確認 ]

2

3

1

54

6


1. 隱藏實體2. 網格 > 網格尺寸控制 > 線 ... 3. 選擇“線性梯度 ( 長度 ) ”4. 選擇線 4 條（紫色箭頭所指）5. 輸入數值6. 勾選“對稱播種”7. 點擊 [ 適用 ]8. 選擇線 8 條（綠框中）9. 選擇“單元長度”10. 輸入“ 4”11. 點擊 [ 確認 ]

步驟 4.3

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1


步驟 4.41. 網格 > 自動網格劃分 > 實體 ...

2. 選擇實體

3. 選擇“土 1”

4. 輸入“土 1”

5. 點擊 [ 確認 ]

4

5

3

2


步驟 4.5

1. 顯示實體

2. 網格 > 自動網格劃分 > 實體 ...

3. 選擇實體

4. 輸入“ 4”

5. 選擇“土 2”

6. 輸入“土 2”

7. 點擊 [ 確認 ]

4

7

1

3

5

6


步驟 4.6

1. 隱藏網格組

2. 僅顯示隧道實體

3. 模型 > 單元 > 析取單元 ...

4. 點擊“已顯示”

5. 選擇“襯砌”

6. 勾選

7. 點擊 [ 確認 ]

1

2

4

5

6

7

4


步驟 4.71. 隱藏實體

2. 點擊 “右視圖”

3. 模型 > 單元 > 刪除 ...

4. 用鼠標左鍵框選

5. 點擊 [ 確認 ]

2

4

4

5

1


步驟 4.81. 刪除隧道網格組

2. 顯示全部網格組

2

1


步驟 5.1

在動力計算中，要在邊界上施加彈簧阻尼

彈簧剛度計算

阻尼計算

A 為模型邊界面積


步驟 5.2

2400.00 1200.00 800.00 土 2

　 -1174.66 800.00 土 1

Az(m2)Ay(m2)Ax(m2)　議 6

21890.80 28388.86 33050.82 土 2

-　9538.99 11016.94 土 1

kz（ kN/m3）

ky（ kN/m3）kx（ kN/m3）

　議

　

500.86 906.09 土 2

255.24 506.71 土 1

Cs(kN*s/m)Cp(kN*s/m)　議

　

模型邊界面積

彈簧剛度計算

阻尼計算


步驟 5.3

1

1. 僅顯示土 1


3. 模型 > 單元 > 建立曲面彈簧

4. 選擇“實體 - 面”

5. 框選邊界

6. 輸入土 1 的 kx

7. 輸入土 1 的 cx 、 cy 和 cz

8. 選擇“土 1”

9. 輸入 10

10. 點擊 [ 適用 ]

2

5 5

4

5

6

7

8

9

10


步驟 5.4

122

1. 點擊 [ 右視圖 ]

2. 框選邊界

3. 輸入土 1 的 ky


5. 點擊 [ 適用 ] 2

3

4

5


步驟 5.5

1

2

1. 僅顯示土 2


3. 框選邊界

4. 輸入土 2 的 kx


6. 選擇“土 2”

7. 點擊 [ 適用 ]

3 3

3

4

5

6

7


步驟 5.6

122

1. 點擊 [ 右視圖 ]

2. 框選邊界

3. 輸入土 2 的 ky


5. 點擊 [ 適用 ] 2

3

4

5


步驟 5.7

1

1. 框選邊界

2. 輸入土 2 的 kz


4. 點擊 [ 確認 ]

5. 保存文件為“地下鐵移動荷載

振動附應分析”

6. 另存文件為“地下鐵移動荷載

振動附應分析─特徵值”

1

2

3

4


步驟 5.8

2

9

1. 分析 > 分析工況 ...

2. 添加

3. 輸入“特徵值分析”

4. 選擇“特徵值”

5. 選擇

6. 輸入“ 10”

7. 輸入“ 50”

8. 點擊 [ 確認 ]

9. 點擊 [ 關閉 ] 3

4 5

6

7

8


步驟 5.9

1. 分析 > 分析 ...

2. 點擊 [ 確認 ]

2


步驟 5.10 1. 文件 > 打開 ...

2. 打開“地下鐵移動荷載振動附應分析”

3. 另存為“地下鐵移動荷載振動

響應分析 - 時程分析”

2

-50-40

-30-20

-100

10

2030

4050

0 0.5 1 1.5 2 2.5

荷載

時間間隔為 0.01s

荷載移動速度為 72km/h


步驟 5.11 1. 模型 > 荷載 > 歷時分析數據 > 時程荷載組 ...

2. 添加

3. 輸入“動力分析”

4. 選擇“直接積分法”

5. 選擇“適用振型阻尼計算”

6. 輸入“ 1.858085E+00” 和 “ 2.004548E+00”

7. 輸入“ 0.05” 和“ 0.05”

8. 點擊 [ 確認 ]

9. 點擊 [ 取消 ]

2

5

6

7

3

4

8

9

打開地下鐵移動荷載振動響應分析─特徵值 _ 特徵值分析 .OUT


9

步驟 5.12 1. 模型 > 荷載 > 歷時分析數據 > 時間荷載函數 ...

2. 添加時間函數

3. 輸入“移動荷載”

4. 選擇“集中力”

5. 將荷載列拷貝進去

6. 點擊 [ 確認 ]

7. 點擊 [ 關閉 ]

8. 僅顯示襯砌


2

7

3

4

5

6

8


步驟 5.13 1. 視圖 > 單元 / 節點可見性 > 顯示 ...

2. 框選

3. 模型 > 荷載 > 時程分析數據 > 節點動力荷載 ...

4. 選擇節點

5. 選擇“ Z”

6. 輸入“ -1”

7. 點擊 [ 確認 ]

8. 點擊 [ 等軸測視圖 ]

2

8

4

4

5

6

7

荷載移動方向


步驟 5.14 1. 顯示節點號

2. 觀察模型兩端的節點號變化

1 荷載移動方向

荷載移動方向

沿隧道方向，兩節點間距 1m ，那么荷載在兩節點間移動需 1/(72/3.6)=0.05s

2

2

注意︰模型的節點號可能與您建的不一樣，沒有關係。關鍵是方法掌握就 ok


步驟 5.15

1. 點選“表格”

2. 在到達時間內，修改每個節點荷載到達時間

3. 關閉表格

1

2


步驟 5.16

2

3


步驟 5.17

1. 點擊編輯

2. 修改結束時間為 4s

3. 點擊 [ 確認 ]

2

結束時間不小于荷載持續時間與荷載移動時間之和

7

1


步驟 5.18 1. 視圖 > 單元 / 節點可見性 > 顯示全部 ...

2. 點選僅顯示

3. 模型 > 荷載 > 歷時分析數據 > 時程結果函數 ...

4. 選擇節點

5. 選擇“加速度”

6. 選擇“ DZ”

7. 點擊 [ 添加 ]

8. 點擊 [ 關閉 ]

2 4

5

6

7

8


步驟 5.19 1. 分析 > 分析工況 ...

2. 添加

3. 輸入“時程”

4. 選擇“時程”

5. 激活

6. 點擊 [ 確認 ]

7. 點擊 [ 關閉 ]

2

7

3

4

5

6


步驟 5.20

1. 分析 > 分析 ...

2. 點擊 [ 確認 ]

2

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