案例8 - 高层建筑动力学仿真

1.案例介绍

高层建筑指的是在城市或其他地区中相对较高的建筑物，这些建筑通常被用作商业、住宅、办公或混合用途。高层建筑的设计和建造需要考虑到一系列因素，包括结构稳定性、抗震性能、消防安全、供水与排水、电气系统等。
动力学仿真可以帮助工程师评估高层建筑在风、地震等外部荷载作用下的动态响应。通过分析建筑结构在不同荷载下的振动特性，可以确定建筑的结构是否足够强度和稳定，是否需要进行优化设计以提高其抗震性能和抗风能力。还可以帮助工程师评估建筑在不同工况下的振动水平，以确定是否需要采取措施来减小振动并提高建筑的舒适性。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 兴趣点结果
  • 结果云图

步骤一：导入网格

进入动力学分析模块，点击“网格”，“类型”选择“上传网格”，点击“上传网格”，本案例网格名为high_building_dynamic。如下图所示：

步骤二：兴趣点

点击“兴趣点”后的“+”，通过坐标，选择一个兴趣点。

步骤三：接触设置

本案例无接触

步骤四：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在动力学分析模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：

步骤五：材料设置

点击“材料”后的“+”，选择材料库中“水泥”的参数，将其赋值于体“Group_1”。

步骤六：边界条件与载荷

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“固定支撑”，施加位置为底面Group_2；

再次添加边界“压强”，压强值用公式表示，时间乘子设为t，施加面在面Group_3。

步骤七：求解器设置

点击“求解器”前的“+”，首先点击“求解器设置”，使用默认设置。

再点击“动力学分析设置”，在“计算空间”处选择“模态空间”，打开“阻尼设置”、“静模态修正”、“模态基正交化”，“阻尼类型”选择“模态阻尼”，其值用表格形式给出。其余参数的值参照图片设置。

步骤八：时间步&资源

设置“计算核数”为16核，“最大计算时间”3600s。

步骤九：结果配置&计算

1）物理场

点击“物理场”后的“+”，添加“位移”、“应力”。

2）兴趣点结果

激活兴趣点开关，并选择相应的物理量及其分量。

3）计算

点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十：结果展示

点击“仿真计算”前“+”，可以看见两种计算结果。

1）结果云图

位移-Y向

总应力

2）兴趣点