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ETABS中FNA计算速度变慢原因探究

ETABS中FNA计算速度变慢原因探究

作者: 拾半 | 来源:发表于2018-03-21 11:35 被阅读0次

    问题描述

    ETABS2016软件,在用FNA法计算隔震结构时,振型数目的选取对计算结果的精确性及时间成本均有一定的影响,振型数目较少时,计算结果不精确,振型数目较多时,计算成本过高,因此确定一个合理的振型数目对于工程设计意义重大。按照筑信达官方提供的技术指导,振型数目至少为层数*3+非线性自由度数目+2但在某些情况下,FNA的计算速度与直接积分没有优势,计算时间过长。

    模型研究:

    此处探讨振型数目的选择与计算误差和时间成本的关系。所用模型的三视图如下,地上5层,布置20个隔震支座,支座采用Rubber Isolator单元,整体模型共计419个节点,770个框架。

    每个支座有2个非线性自由度(普通叠层橡胶支座也考虑为非线性),则振型数目应为6*3+20*2+2=60个,以下以6为模数计算了不同振型数目下隔震结构计算一个时程工况的计算时间及基底剪力,统计结果见表1。

    图1 隔震模型三视图

    从表1中可以得到如下结论:

    (1)   当振型数目足够大时,基底剪力趋于稳定,为4567kN,以此为实际值。

    (2)   当振型数目很小时,基底剪力小于实际值,但相差不大,在5%以内。

    (3)   当振型数目在36~60之间时,此时基底剪力大于实际值,存在正误差,与实际不相符,且计算时间过长。

    (4)   当振型数目在72~96之间时,计算结果与实际几乎几乎一致,但计算时间过长,振型数目取值84时,计算时间达到2个小时以上。

    在各振型频率中存在数量级明显过大的数值,导致计算收敛困难。下图中,当振型总数目为80或者100时,存在1e9数量级的振型频率,严重影响结构时程分析的收敛速度,当振型数目取值为120时,最大频率仅仅为170Hz左右,收敛速度很快。为避免类似情况出现,影响计算速度,在Ritz模态分析结束之后,可查看模态频率结果,不出现类似过大数值时,可继续后续计算;出现类似情况,可适当增加振型数目,继续调试反复。

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