案例6 - 信号塔响应谱分析

1.案例介绍

手机信号塔（也称为基站或移动通信基站）是一种用于传输无线信号的设备。它们通常位于高楼大厦、山丘或其他高地上，用于提供手机通信服务和数据传输服务。手机信号塔由天线、收发器和控制设备组成，可以发射和接收无线信号，与手机用户之间进行通信。
响应谱分析可以帮助工程师优化结构设计，确保塔的稳定性和可靠性，从而降低在自然灾害发生时的风险，还有助于制定相应的防护措施和紧急预案，以保障通信网络的连续性和可靠性。

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
  • 统计表格
  • 兴趣点结果
  • 结果云图

步骤一：导入几何

进入响应谱分析模块，点击“几何”，上传几何文件phone_tower.step，本案例几何名为phone_tower。如下图所示：

步骤二：几何分组

点击“几何”前的“+”，弹出分组选项，可以分别创建“点”、“线”、“面”三种类型的组，“体”组系统会自动生成。
点击后面“+”，选择添加面组，鼠标点击几何目标面进行选择施加位置。本案例创建两个面组。

步骤三：划分网格

点击“网格”，类型选择“几何生成”，“网格划分方法”选择“手动划分”，精度调至中间。并设置单元最大尺寸为1.2m，最小尺寸为0.05m。设置完毕后点击最下方的“生成网格”，等网格划分成功后，会显示网格信息。

步骤四：兴趣点

通过坐标选择三个兴趣点。

步骤五：接触设置

本案例无接触

步骤六：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在响应谱分析模块中，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：

步骤七：材料设置

点击“材料”后的“+”，选择材料库中“铁”的参数，将其赋值于体“volume_group”上。

步骤八：边界条件与载荷

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“弹性支撑”，K=1e10N/m，施加位置为底面face_2；

步骤九：求解器设置

点击“求解器”前“+”，弹出“前置模态分析设置”和“响应谱分析设置”。

1）前置模态分析设置

“提取模态阶数”设为10，其余选项使用默认设置

2）响应谱分析设置

“分析类型”选择“一致”，“响应谱类型”选择“加速度”，勾选“X方向响应谱”和“Z方向响应谱”，设置“放缩系数”为10。点击下方“+ 响应谱”，弹出“响应谱1”的设置页面，对其设置“阻尼比”为0.01，“响应谱数据”在表格中编辑。“模态阻尼比”用表格给出，打开“质量修正”开关，“模态合成方法类型”选择“完全二次组合法”，“方向合成方法”选择“平方根求和法”。

步骤十：时间步&资源

将“计算核数”设置为16核，“最大时间”为3600s。

步骤十一：结果配置&计算

1）物理场 使用默认设置

2）兴趣点结果提取 激活在前面设置的兴趣点

3）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：

步骤十二：结果展示

点击“仿真计算”前“+”，可以看见两种计算结果。

1）表格

统计数据

兴趣点数据

2）结果云图