U型渡槽动水压力荷载施加命令及说明
- 程序中需要用到ANSYS重启动，因为需提取前一步加速度结果以施加部分动水压力；
- 默认Y方向为重力方向，X方向为横槽向，Z方向为纵槽向；
- 需准备地震波文件；
- 需先将槽底面和槽壁面编为组元：bottom_areas,left_areas,right_areas，U型渡槽下部曲线在水平向既是槽壁，在竖向又是槽底；
pi=3.1415926
H_water=3.6 !槽内水深
R_water=2.3 !半槽宽
rou_water=1000 !水体密度
M_water=rou_water*(2*R_water*(H_water-R_water)+0.5*pi*R_water**2)
!控制点------截面槽底中心处节点
node_control=8450
coord_y_control=ny(node_control)
coord_x_control=nx(node_control)
coord_z_control=nz(node_control)
coord_y_water=coord_y_control+H_water
/prep7
!定义mass21单元
et,99,mass21
!定义弹簧单元
et,98,combin14
!初始实常数
nr=100
!读入地震波
*SET,NT,200 !地震加速度步数
*SET,DT,0.01 !地震加速度步长
*DIM,accel_x,,NT
*DIM,accel_y,,NT
*DIM,accel_z,,NT
*VREAD,accel_x,'accel_x','txt'
(F12.9)
*VREAD,accel_y,'accel_y','txt'
(F12.9)
*VREAD,accel_z,'accel_z','txt'
(F12.9)
!***********************************附加质量（开始）**********************************
!将附加质量的渡槽底面的所有节点编为一个数组
allsel
CMSEL,S,bottom_areas,AREA
NSLA,S,1
*get,n_bottom,node,,count
*dim,node_bottom,array,n_bottom
*get,nmin,node,,num,min
node_bottom(1)=nmin
*do,i,2,n_bottom
*get,nnum,node,nmin,nxth
nmin=nnum
node_bottom(i)=nmin
*enddo
allsel
!将附加质量的渡槽左壁面的所有节点编为一个数组
CMSEL,S,left_areas,AREA
NSLA,S,1
nsel,U,loc,x,coord_x_control-0.001,coord_x_control+0.001
*get,n_left,node,,count
*dim,node_left,array,n_left
*get,nmin,node,,num,min
node_left(1)=nmin
*do,i,2,n_left
*get,nnum,node,nmin,nxth
nmin=nnum
node_left(i)=nmin
*enddo
allsel
!将附加质量的渡槽右壁面的所有节点编为一个数组
CMSEL,S,right_areas,AREA
NSLA,S,1
nsel,U,loc,x,coord_x_control-0.001,coord_x_control+0.001
*get,n_right,node,,count
*dim,node_right,array,n_right
*get,nmin,node,,num,min
node_right(1)=nmin
*do,i,2,n_right
*get,nnum,node,nmin,nxth
nmin=nnum
node_right(i)=nmin
*enddo
allsel
!附加渡槽底面节点质量（竖向地震作用冲击动水压力）
*do,i,1,n_bottom
nnum=node_bottom(i)
m_wv=0.4*M_water/R_water*ARNODE(nnum)
type,99
nr=nr+1
r,nr,0,0,m_wv
real,nr
e,nnum
*enddo
!附加渡槽左壁面节点质量（横向地震作用冲击动水压力）
*if,(H_water/R_water),le,1.5,then
*do,i,1,n_left
nnum=node_left(i)
coord_y=ny(nnum)-coord_y_control
m_wh=0.5*M_water/R_water*(coord_y/H_water+0.5*(coord_y/H_water)**2)
m_wh=m_wh*sqrt(3)*tanh(sqrt(3)*R_water/H_water)*ARNODE(nnum)
!确保附加的节点位于水面以下
*if,coord_y,le,H_water,then
type,99
nr=nr+1
r,nr,m_wh,0,0
real,nr
e,nnum
*endif
*enddo
*else
*do,i,1,n_left
nnum=node_left(i)
m_wh=0.5*M_water/H_water*ARNODE(nnum)
coord_y=ny(nnum)-coord_y_control
!确保附加的节点位于水面以下
*if,coord_y,le,H_water,then
type,99
nr=nr+1
r,nr,m_wh,0,0
real,nr
e,nnum
*endif
*enddo
*endif
!附加渡槽右壁面节点质量（横向地震作用冲击动水压力）
*if,(H_water/R_water),lt,1.5,then
*do,i,1,n_right
nnum=node_right(i)
coord_y=ny(nnum)-coord_y_control
m_wh=0.5*M_water/R_water*(coord_y/H_water+0.5*(coord_y/H_water)**2)
m_wh=m_wh*sqrt(3)*tanh(sqrt(3)*R_water/H_water)*ARNODE(nnum)
!确保附加的节点位于水面以下
*if,coord_y,le,H_water,then
type,99
nr=nr+1
r,nr,m_wh,0,0
real,nr
e,nnum
*endif
*enddo
*else
*do,i,1,n_right
nnum=node_right(i)
m_wh=0.5*M_water/H_water*ARNODE(nnum)
coord_y=ny(nnum)-coord_y_control
!确保附加的节点位于水面以下
*if,coord_y,le,H_water,then
type,99
nr=nr+1
r,nr,m_wh,0,0
real,nr
e,nnum
*endif
*enddo
*endif
!***********************************附加质量（结束）**********************************
!***********************************施加弹簧（开始）**********************************
g_=9.81
temp=(H_water-R_water)/R_water
M1=M_water*(0.571-1.276/((1+temp)**0.627)*(tanh(0.331*temp))**0.932)
w1_quadratic=1.323+0.228*(tanh(1.505*temp))**0.768-0.105*(tanh(1.105*temp))**4.659
w1_quadratic=w1_quadratic*g_/R_water
K1=M1*w1_quadratic
h1=H_water*(1-(temp**0.664)*(0.394+0.097*sinh(1.534*temp))/cosh(1.534*temp))
!计算槽壁施加弹簧点的x坐标
*if,h1,ge,R_water,then
coord_x_spring_0=R_water
*else
coord_x_spring_0=sqrt(R_water**2+(R_water-h1)**2)
*endif
!寻找按高度施加弹簧的节点
coord_y_spring_0=coord_y_control+h1
allsel
CMSEL,S,left_areas,AREA
CMSEL,A,right_areas,AREA
NSLA,S,1
node_find=node(coord_x_spring_0,coord_y_spring_0,coord_z_control)
coord_y_spring_1=ny(node_find)
NSEL,R,loc,Y,coord_y_spring_1-0.001,coord_y_spring_1+0.001
*get,n_spring,node,,count
*dim,node_spring,array,n_spring
*do,i,1,n_spring
nmin=node(0,0,100000)!选择距离(0,0,100000)最近的点
node_spring(i)=nmin
NSEL,U,node,,nmin!去掉刚选出的节点，重新选择
*enddo
allsel
*get,node_max,node,,num,max
dist1=0
*do,i,1,n_spring,2
nnum1=node_spring(i)
node1_x=nx(nnum1)
node1_y=ny(nnum1)
node1_z=nz(nnum1)
nnum2=node_spring(i+1)
node2_x=nx(nnum2)
*if,i,eq,n_spring-1,then
dist2=0
*else
nnum3=node_spring(i+2)
node3_z=nz(nnum3)
dist2=node1_z-node3_z
*endif
!创建中间节点
node_max=node_max+1
n,node_max,(node1_x+node2_x)*0.5,node1_y,node1_z
d,node_max,uy
d,node_max,uz
type,99
nr=nr+1
r,nr,M1*0.5*(dist2+dist1),0,0
real,nr
e,node_max
!创建弹簧（模拟对流动水压力）
type,98
nr=nr+1
r,nr,K1*0.5*(dist2+dist1)
real,nr
e,nnum1,node_max
e,node_max,nnum2
dist1=dist2
*enddo
!***********************************施加弹簧（结束）**********************************
!**********************施加地震加速度和面荷载形式的动水压力（开始）******************************
!查找槽底槽壁节点对应的渡槽截面中间点
allsel
nsel,s,loc,x,coord_x_control-0.001,coord_x_control+0.001
nsel,r,loc,y,coord_y_control-0.001,coord_y_control+0.001
*dim,node_bottom_near,array,n_bottom,2
*do,i,1,n_bottom
nnum=node_bottom(i)
nnum_near=nnear(nnum)
node_bottom_near(i,1)=nnum_near
*enddo
*dim,node_left_near,array,n_left,2
*do,i,1,n_left
nnum=node_left(i)
nnum_near=nnear(nnum)
node_left_near(i,1)=nnum_near
*enddo
*dim,node_right_near,array,n_right,2
*do,i,1,n_right
nnum=node_right(i)
nnum_near=nnear(nnum)
node_right_near(i,1)=nnum_near
*enddo
/solu
ANTYPE,TRANS
TRNOPT,FULL
OUTRES,ALL,ALL
allsel
!第一步计算
t=1
time,DT*t
acel,accel_x(t),accel_y(t),accel_z(t)
kbc,0
nsubst,1
rescontrol,DEFINE,last,last !最后时间步重启
parsav,all,aqueduct_parameter,sav !参数保存
solve
!rescontrol,file_summary
finish
*do,t,2,5
!从结果提取控制点加速度
/POST1
SET,t-1,1
*do,i,1,n_bottom
*get,node_bottom_near(i,2),node,node_bottom_near(i,1),a,x
*enddo
*do,i,1,n_left
*get,node_left_near(i,2),node,node_left_near(i,1),a,y
*enddo
*do,i,1,n_right
*get,node_right_near(i,2),node,node_right_near(i,1),a,y
*enddo
parsav,all,aqueduct_parameter,sav !参数保存
!再次进入求解模块
/solu
ANTYPE,,REST,t-1,last,0
parres,new,aqueduct_parameter,sav !恢复参数
!依据渡槽宽高比施加槽底动水压力荷载（横向地震作用下槽底的冲击动水压力）
*if,(H_water/R_water),lt,1.5,then
*do,i,1,n_bottom
a_wh=node_bottom_near(i,2)
nnum=node_bottom(i)
coord_x_pbh=coord_x_control-nx(nnum)
p_bh=0.5*M_water/R_water*a_wh
p_bh=p_bh*0.5*sqrt(3)*sinh(sqrt(3)*coord_x_pbh/H_water)/cosh(sqrt(3)*R_water/H_water)
F,nnum,FY,p_bh*ARNODE(nnum)
*enddo
*else
*do,i,1,n_bottom
nnum=node_bottom(i)
coord_x_pbh=coord_x_control-nx(nnum)
p_bh=0.5*M_water/H_water/R_water*coord_x_pbh
F,nnum,FY,p_bh*ARNODE(nnum)
*enddo
*endif
!左槽壁（竖向地震槽壁动水压力）
sign_left=(nx(node_left(1))-coord_x_control)/abs(nx(node_left(1))-coord_x_control)
*do,i,1,n_left
a_wv=node_left_near(i,2)
nnum=node_left(i)
coord_y=ny(nnum)-coord_y_control
*if,coord_y,le,H_water,then
p_wv=0.4*M_water/R_water*a_wv*cos(pi*0.5*coord_y/H_water)
F,nnum,FX,p_wv*ARNODE(nnum)*sign_left
*endif
*enddo
!右槽壁（竖向地震槽壁动水压力）
sign_right=(nx(node_right(1))-coord_x_control)/abs(nx(node_right(1))-coord_x_control)
*do,i,1,n_right
a_wv=node_right_near(i,2)
nnum=node_right(i)
coord_y=ny(nnum)-coord_y_control
*if,coord_y,le,H_water,then
p_wv=0.4*M_water/R_water*a_wv*cos(pi*0.5*coord_y/H_water)
F,nnum,FX,p_wv*ARNODE(nnum)*sign_right
*endif
*enddo
time,DT*t
acel,accel_x(t),accel_y(t),accel_z(t)
nsubst,1
allsel
solve
finish
*enddo
!**********************施加地震加速度和面荷载形式的动水压力（结束）******************************