譜分析是一種將模態分析結果和已知譜聯系起來，然后計算模型位移和應力的分析技術。在ANSYS軟件中，譜分析替代時間歷程分析，主要用于模型在確定荷載或隨機荷載作用下，獲取結構的響應情況。

　　反應譜代表單自由體系對歷時荷載函數的響應。它是響應與自振頻率的關系曲線，其中響應包括位移、速度、加速度和力。ANSYS中有兩種反應譜分析：單點反應譜分析（Single Pt Resp）和多點反應譜分析(Multi Pt Resp)。其中，單點反應譜分析表示只在模型的一個點集上定義一條或一族反應譜曲線，而多點反應譜分析可以在模型的不同點集上定義不同反應譜曲線。

　　ANSYS軟件在進行地震譜分析主要包括一下幾步，流程見圖3.3。

 

圖 3-3

　　(1)創建有限元模型

　　通過創建點、線、面、體建立水電站廠房的實體模型，選取適當的單元類型，設置單元實常數，定義材料類型，最后通過自由或者映射剖分方法劃分有限元模型。由于只有線性行為在譜分析里面是有效的，所以在選取單元是非線性單元被當作線性單元來使用。

　　(2)獲得模態解

　　模態分析是一個線性分析，任何非線性分析選項，如塑性或著間隙單元，即使定義也將被忽略。在模態分析中，只可以施加零位移約束，如果在某個位置上指定了一個非零位移的約束，則程序將以零位移約束代替該約束。在未加位移約束的方向上，程序將計算剛體運動（零頻）以及高階（非零頻）自由體模態。如果指定了除位移約束外的其他荷載，則這些荷載將在模態提取中被忽略。但是，程序會計算出相應于所加荷載的荷載矢量。模態的提取方法有Block Lanczos、子空間、縮減三種方法。

　　Block Lanczos：分塊Lanczos方法。該方法采用一組特征向量來實現Lanczos迭代計算。其內部自動采用稀疏矩陣直接求解器（即使指定了求解器）。這種方法的精確程度與子空間方法一樣，但速度更快。當知道系統的頻率范圍是，用分塊Lanczos法是不錯的選擇。此時，程序求解高頻部分的速度與求解低頻部分的速度幾乎一樣快。

　　子空間（Subspace）：該方法采用子空間迭代技術，默認使用的求解器是雅可比共扼梯度求解器JCG。由于該方法采用完整的[K]和[M]矩陣，所以其計算精度很高，但是速度很慢。這種方法通常用于無法選擇主自由度（MDOF）的情況，特別是對大型對稱特征值求解時。

　　縮減法：該方法用主自由度（MDOF）來計算特征值和特征向量。主自由度方法在計算過程中盡管可以生成精確的[K]矩陣，但只能生成近似的[M]矩陣，這將導致一定的質量損失。因此，這種方法盡管速度非常快，但是精度卻不是很高。其計算精度取決于主自由度的數目和位置。

　　(3)獲得譜解

　　反應譜可以是位移、速度、加速度或力。除了力譜外，其他三種代表地震譜，也就是它們被假定施加在基礎上。力譜可以施加在模型的任何位置。

　　(4)擴展模態

　　模態分析中，所要求的主要是頻率和振形，這些內容被寫到輸出文件Jobname.OUT及振形文件Jobname.MODE中。但是，由于振形并沒有寫入到數據庫或者結果文件中，因此不能對結果進行后處理，要進行后處理，還需要對模態進行擴展。

　　所謂擴展，就是將振形寫入到結果文件中。如果想要在后處理中查看振形，必須首先將模態進行擴展。

　　(5)合并模態

　　反應譜分析首先得到的是系統各階模態下的位移反應譜，但是，這并不代表已經求得了系統在整個模態中的響應，這些模態響應之間存在耦合，并且，由于所有模態的最大值不可能同步出現，所以，直接把各階模態響應直接相加是不符合實際情況的。

　　ANSYS軟件中對模態響應譜組合的方法有：CQC方法（全二次組合）、GRP方法（分組組合）、DSUM方法（雙求和方法）、SRSS方法（先求平方和、再求平方根的組合方法）。若假定各振型地震反應之間是相互獨立的,使用SRSS 法；若考慮振型的耦合則使用CQC 法。

　　(6)查看結果

　　在POST1中可以查看結構的變形，顯示應變、應力等值線圖。