1杆系结构分析

1杆系结构分析 本文由_wei_liang贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 悬臂梁和简支梁 重庆交通大学河海学院 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 目 1 建立模型? 建立模型? 录 设定操作环境 „„ 2 定义材料„„ 4 输入节点和单元 „„ 5 输入边界条件 „„ 8 输入荷载„„ 9 运行结构分析 „„ 10 查看反力„„ 11 查看变形和位移 „„ 11 查看内力„„ 12 查看应力„„ 14 梁单元细部分析(Beam Detail Analysis) „„ 15 表格查看结果 „„ 16 2 建立模型? 建立模型? 设定操作环境 „„ 19 建立悬臂梁 „„ 20 输入边界条件 „„ 21 输入荷载„„ 21 3 建立模型? 建立模型? 建模 „„ 23 输入边界条件 „„ 24 输入荷载„„ 24 4 建立模型? 建立模型? 建立两端固定梁 „„ 26 输入边界条件 „„ 27 输入荷载„„ 28 5 建立模型???? 建立模型? 6 7 8 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 简要 本课程针对初次使用MIDAS/Civil的技术人员，通过悬臂梁、简支梁 等简单的例题，介绍了MIDAS/Civil的基本使用 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和一些基本功能。包 含的主要内容如下。 1. 2. 3. 4. MIDAS/Civil的构成及运行模式 的构成及运行模式 视图(View Point)和选择 和选择(Select)功能 功能 视图 和选择 关于进行结构分析和查看结果的一些基本知识(GCS, UCS, ECS等) 关于进行结构分析和查看结果的一些基本知识 等 建模和分析步骤(输入材料和截面特性 建模、输入边界条件、 输入材料和截面特性、 建模和分析步骤 输入材料和截面特性 、 建模 、 输入边界条件 、 输 入荷载、结构分析、查看结果) 入荷载、结构分析、查看结果 使用的模型如图1所示包含8种类型，为了了解各种功能分别使用不同 的方法输入。 悬臂梁、 悬臂梁、两端固定梁 简支梁 1 ? 5 ? 2 ? 6 ? 3 ? 7 ? 4 ? 8 ? 6@2 = 12 m 截面 : HM 440×300×11/18 × × 材料 : Grade3 图1. 分析模型 1-1 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 建立模型? 1 设定操作环境 首先建立新项目( 保存)。 文件 / 文件 / 新项目 )，以‘Cantilever_Simple.mcb’ 为名保 存( 新项目 保存( Cantilever_Simple ) 单位体系是使用tonf(力), m(长度 。 力 长度)。 长度 也可使用窗口下端 的状态条( 4(b))来转 的状态条(图4(b))来转 换单位体系。 换单位体系。 新项目选择工具>单位体系 1. 在新项目 新项目 2. 长度 选择‘m’, 力(Mass) 选择‘tonf(ton)’ 3. 点击 工具 / 单位体系 长度>m 长度 ; 力>tonf ? 本例题将主要使用图标菜单。默认设置中没有包含输入节点和单元所 需的图标，用户可根据需要将所需工具条调出，其方法如下。 1. 在主菜单选择工具>用户制定>工具条 2. 在工具条选择栏钩选‘节点’, ‘单元’, ‘t 3. 点击 4. 工具>用户制定>工具条 节点 开 开 工具条>节点 (开), 单元 (开), 特性 (开 ) ’ 图2. 工具条编辑窗口 1-2 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 将调出的工具条参考图3拖放到用户方便的位置。 ? 移动新调出的工具 条时 ， 可通过用 鼠标 拖动工具条 名称 ( 图 3 (a) 的 ?) 来完成 。 对 于已 有的工具条 则可 通过拖动图 3(a) 的 ? 来移动。 来移动。 ? (a) 调整工具条位置之前 Grid & Snap Selection Zoom & Pan Element Activation View Point Node Dynamic View Properties Status Bar (b) 调整工具条位置之后 图3. 排列工具条 1-3 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 定义材料 使用CIVIL数据库中内含的材料Grade3来定义材料。 也可不使用图标菜单而 使用关联菜单的 材料和截 面特性>材料来输入。关联 来输入。 面特性> 菜单可通过在模型窗口点 击鼠标右键调出。 击鼠标右键调出。 1. 点击 2. 点击 材料 3. 确认一般的材料号为‘1’(参考图4) 钢材’ 4. 在类型 栏中选择‘钢材 钢材 5. 在钢材的规范栏中选择‘GB(S)’ 使用内含的数据库时， 使用内含的数据库时 ， 不需另行指定材料的名 称 ， 数据库中的名称会被 自动输入。 自动输入。 6. 在数据库中选择‘Grade3’ 7. 点击 模型/ 特性值 / 材料 ; 数据库>Grade3 数据库 ? 类型>钢材 钢材规范>GB(S) 类型 钢材 ; 钢材规范 材料类型中包括钢材、 材料类型中包括钢材、 混 凝 土 、 组 合 材 料 ( SRC)、 用户定义等4种类 SRC) 用户定义等4 型，包含的规范有GB, ASTM, JIS, DIN, BS, EN, EN, KS 等 KS等。 图4. 输入材料数据 1-4 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 定义截面 模型 / 特性值 / 截面 数据库/用户 截面形状>工字形截面 数据库 用户 ; 截面形状 工字形截面 ; 数 据库 ; DB>KS 截面名称>H 440×300×11/18 ? 截面名称 × × 图5. 输入截面数据 输入节点和单元 CIVIL是为分析三维空间结构而开发的，对于二维平面内的结构需约 束不需要的自由度。对此可通过选择结构类型简单地处理。 本例题的模型处于整体坐标系(Global Coordinate System, GCS)的X-Z 平面，故可将结构指定为二维结构(X-Z Plane)。 Z Y X 模型 / 结构类型 结构类型>X-Z 平面 结构类型 建模之前先简单介绍一下鼠标编辑功能。 在建立、复制节点和单元或者输入荷载等建模过程中，需输入坐标、 距离、节点或单元的编号等数据，此时可使用鼠标点击输入的方式来代替 传统的键盘输入方式。 用鼠标点击一下输入栏，其变为草绿色时，即可使用鼠标编辑功能。 对于大部分前处理工作都可使用鼠标编辑功能，用户手册或例题资料 中的‘ ’标志即表示该处可使用鼠标编辑功能。 1-5 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 捕捉功能的详细说 明请 参考在 线帮 助手 册。 为使用鼠标编辑功能需将捕捉功能激活，根据需要也可定义用户坐标 系 (User-defined Coordinate System, UCS)。 点栅格是为了方便建模而在UCS的x-y平面内显示的虚拟参照点。激 活点栅格捕捉功能，鼠标就会捕捉距离其最近的参照点。 点栅格的间距可在 Model>Grids>Define Grid中调整 中调整。 Point Grid中调整。 正面, 点格 (开), 捕捉点 (开) 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开) 模型 /用户坐标系统 / X-Z平面 坐标 > 原点 ( 0, 0, 0 ) 旋转角度 > 角度 ( 0 ) ? 处于开启状态的捕捉功能 处于开启状态的捕捉功能 Point Grid Element的 Element 的 1 /2 捕 捉功 能被激活时 ， 鼠 标就 会捕捉单元 的中 点 ， 另外也可将 其设 置为1/3或1/5。 置为1/3或1/5。 1/3 UCS GCS Element 1/2 Snap 图6. 各种被激活的捕捉功能图标以及GCS和UCS 1 对于模型?，采用先建立节点后再利用这些节点建立单元的方法来建 模。 节点号 (开), 单元号 (开) 模型 / 节点 / 建立节点 坐标 ( 0, 0, 0 ) 1-6 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com (0, 0, 0) Status Bar 的 U 指 UCS, G指GCS。 G指GCS。 ? 图 7. 在原点(0, 0, 0)建立节点 ? 将建立的节点复制到梁单元的各节点位置。(将12m长的梁单元分割 成6等分) 开启 Auto Fitting 可将 新建立的节 点 、 单元 及整个模型 自动 缩放使其充满窗口。 缩放使其充满窗口。 输入dx, dz等 输入 dx, dy, dz 等 两节 点间距离时 可 使 用鼠 标编辑功能 通过 连续 点击相应节 点来 方便地输入。 方便地输入。 自动对齐 (开) 模型 / 节点 / 移动和复制 节点 单选 (节点 : 1 ) 移动和复制 >等间距 等间距 dx, dy, dz ( 2, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 6 ) 6@2 = 12 m 点栅格间距的默认 值为0.5m， 值为 0.5m，可以此确 0.5m 认复 制的节点间 的距 离是否正确。 离是否正确。 图 8. 复制节点 1-7 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 被激活的状态下利用 建立单元 功能输入梁单元 在 1 钩选交 (图9的?)的话，即使直接连接单元的起点(节点1)和终 点(节点2)，在各节点处还是会自动分割而生成6个单元。 输入单元时使用鼠 标编 辑功能的 话 ， 点 击节 点的同时会 生成 单元 ， 故不需另 行点 键。 击 模型/ 模型 单元 / 建立 单元类型 > 一般梁 / 变截面梁 材料>1 截面>1 材料 : Grade3 ; 截面 : HM 440x300x11/18 交叉分割 > 节点 (开) ; 节点连接 ( 1, 7 ) 隐藏面 可 点击 如图 显示输入的 梁单 元的实际形状。 元的实际形状。 1 ? 图9. 输入梁单元 输入边界条件 使用 一般支承 输入边界条件，即将节点1的Dx, Dz, Ry 自由度约束 使其成为悬臂梁。 因为已将结构类型定义为了X-Z平面，故不需对Dy, Rx, Rz自由度再 做约束。 MIDAS/CIVIL是三维空间结构分析程序，故每个节点有6个自由度(D x, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。如图10所示，这6个自由度在模型中是由6个三 角形按顺序组成的6边形表现的，被约束的自由度其三角形颜色会变成绿 色，以便区分。 1-8 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 单元号 (关 ) 模型 / 边界条件 / 一般支撑 节点 单选 (节点 : 1 ) 选择> 添加 支撑条件类型>Dx (开), Dz (开), Ry (开) 支撑条件类型 右上 角(Dx)代 表 节 点坐 标系 (未 定义 节点坐标系时为整体 坐标系) x轴方 向的 位移自由度， 位移自由度 ， 并按顺 时针方向分别代表 y 、 z 方向 位移 及绕 x 、 y 、 z 轴 的转 动位 移。 Rz Ry Rx Dz Dx Dy ? 图10. 输入边界条件(固定端) 输入荷载 输入节点荷载、梁单元荷载、压力荷载等荷载前，需先定义静力荷载 工况(Static Load Case)。 荷载 / 静力荷载工况 类型>用户定义的荷载 名称 ( NL ) ; 类型 用户定义的荷载 图11. 定义荷载工况 1-9 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 在悬臂梁中央(节点4)输入大小为1 tonf的节点荷载。 荷载 / 节点荷载 单选 ( 节点 : 4 ) 荷载工况名称>NL ; 选择 添加 ; FZ ( -1 ) 选择>添加 荷载工况名称 节点荷载的方向为 GCS的Z轴的反方 故在FZ FZ输入栏中 向 ， 故在 FZ 输入栏中 输 入 ‘ - 1 ’ 。 荷 载 的加 载方向按‘ 载方向按‘+, -‘号来输 入。 荷载表单 加载方向 GCS Z轴 轴 图12. 输入节点荷载 运行结构分析 建立悬臂梁单元、输入边界条件和荷载后，即可运行结构分析。 分析/ 分析 运行分析 1-10 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 查看反力 查看反力的步骤如下。由结果可以看出分析结果与手算的结果一致。(竖 向反力1tonf，弯矩–6 tonf*m) 选 择FXYZ可同 时 查看 水平反力和 竖向 反力。 反力。 选择数值可在窗口 显示 结 果的大小 ， 选 择图 例可在窗口 右侧查看最大、最小值。 查看最大、最小值。 结果 / /弯 矩 >ST:NL ; >FXYZ 显示类型> 显示类型 数值 (开) ; 图例 (开) ? / 载 工况 / 载组 如要在模型窗口显 示施 加的荷载 ， 可点 显示，在荷载 击 表单 选择相应荷 载类 型(这里选择节点荷 和荷载值即可。 载)和荷载值即可。 数值 荷载 在后处理模式中开 启 快速查询 ( Fast Qu 的话， ery ) 的话 ， 鼠标所在 的节 点或单元的 相关 分析 结果就会在 画面 上显示。 上显示。 图例 节点1 节点1的反力结果 图13. 查看反力 DXYZ = ??? 3????? ??. ?? ??? ??? ??. DX 2 + DY 2 + DZ 2 快速查询 查看变形和位移 查看集中荷载的位移。 选择最大和最小值的 话，在显示范围内(%)的 在显示范围内( 结果就会在画面显示。 结果就会在画面显示。 节点号 (关 ) 结果 / 位移 / 变形形状 荷载工况/组合 组合>ST:NL ; 内力组成 内力组成>DXYZ 荷载工况 组合 显示组成>变形 图例( 显示组成 变形 (开) ; 变形前 (开) 图例 开) 数值> 数值 小数点 ( 3 ) ; 指数型 (开) 最大值最小值>最大绝对值 显示范围(%) ( 1 ) 最大值最小值 最大绝对值 ; 显示范围 1-11 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 最大值 图14. 查看变形形状 查看内力 对于单元坐标系的 说明请参考在线帮助 手册。 手册。 构件内力根据相应单元的单元坐标系输出 。首先确认单元坐标系， 并查看弯矩。图15中My为弯矩，Fz为剪力，Fx为轴力。 取消之前显示的节 点荷载。 点荷载。 将单元坐标系显示 于画面。 于画面。 回到初始画面状 态。 显示 荷载>荷载值 荷载 荷载值, 节点荷载 (关 ) 荷载值 单元>局部坐标轴 单元 局部坐标轴 (开) 初始画面 ; 隐藏(开) 单元坐标系 图15. 确认单元坐标系 1-12 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 下面查看悬臂梁中点作用集中荷载时的弯矩。 通过内力图查看构件内 力。 梁单元内力图 结果 /内力 / 内力 荷载工况/荷载组合 荷载组合>ST:NL ; 内力 内力>My 荷载工况 荷载组合 显示选项>5 点 (开) ; 线涂色 (开) ; 系数 (1) 显示选项 显示类型>等值线图 显示类型 等值线图 (开) ; 图例 (开) ? 图16. 查看弯矩 查看弯矩后查看剪力。 结果 / 内力 / 梁单元内力图 荷载组合/荷载工况 荷载工况>ST:NL ; 内力 内力>Fz 荷载组合 荷载工况 显示选项>5 点 (开) ; 线涂色 (开) ; 系数 (1) 显示选项 显示类型>等值线图 显示类型 等值线图 (开) ; 数值 (开) 图例( 图例 开) 数值> 数值 小数点 ( 3 ) ; 指数型 (关 ) 最大值最小值>最大绝对值 显示范围(%)( 1 ) ? 最大值最小值 最大绝对值 (开) ; 显示范围 1-13 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 图17. 结构的剪力图 查看应力 构件的应力成分(Components)中 Sax为单元坐标系x轴方向的轴向应力, Ssy, Ssz分别为单元坐标系y, z轴方向的剪切应力, Sby, Sbz分别为单元坐标系y, z轴方向的弯曲应力。 Combined为组合应力，显示Sax ? Sby ? Sbz中的最大或最小值。 下面选择Sbz成分查看弯曲应力。 结果 / 应力 / 梁单元应力 荷载工况/荷载组合 荷载组合>ST:NL ; 应力 应力>Sbz 荷载工况 荷载组合 显示类型>变形 变形( 显示类型 变形 开) ; 图例 (开) ? 图18. 查看梁单元的弯曲应力 1-14 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 梁单元细部分析(Beam Detail Analysis) 进行完一般静力分析(移动荷载分析、反应谱分析除外)后 ， 可使用梁 单元细部分析(Beam Detail Analysis)查看梁单元细部的位移、 剪 力 、 弯 矩、最大应力的分布及截面内的应力分布等。 在梁单元细部分析画面的下端选择截面表单，图形上就会给出左侧截 1 面应力(Stress Section, 图19的?)栏中选择的相应应力类型的结果。详细 内容请参考在线帮助手册。 结果 / 单 应 细 系 号 ( 1 ) 载 工况 / 载 组 >ST:NL ; 单 >Von-Mises ? 可通过移动图19 19的 可通过移动图19的 ?，查看梁单元i端到j 查看梁单元i端到j 端任意位置的结果。 端任意位置的结果。 ? 图19. 查看梁的详细分析结果 1-15 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 表格查看结果 MIDAS/Civil可以对所有分析结果通过表格来查看。 对于梁单元，程序会在5个位置(i, 1/4, 1/2, 3/4, j)输出结果。这里对 1~3号单元的i端和j端的结果进行查看。 结果 / 分析结果表格 / 梁单元 / 内力 节点或单元 (1to3) 荷载工况/组合 组合>ST:NL (开) 荷载工况 组合 位置号>位置 位置号 位置 i(开), 位置 j(开) ? 图20. 激活纪录对话框 图21. 1 ~ 3号梁单元的构件内力 对于表格输出的结果可以按递增或递减的顺序进行排序。 排序时在表格上点击鼠标右键调出 排序信息 对话框后，将要作为排 1 序标准的列的名称从左侧移动到右侧，并通过排序(Priority, 图22的?)功 能调整各项的优先顺序。 排序对话框 表格>弯矩 表格 弯矩-y 弯矩 Asc|弯矩 (开) 弯矩-y 弯矩 分类 ; 排序 上 排序>上 C 钩选 Asc | 弯矩 - y 的话 ， 会按递增顺序排列， 会按递增顺序排列， 取消钩 选的话则按递减顺序排列。 选的话则按递减顺序排列 。 1-16 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 1 ? 图22. 排序信息对话框 下面介绍指定分析结果表格形式的方法。 在类型对话框中可对结果的小数点位置、列宽、数值的对齐方式等进行调 整。 类型对话框 弯矩-y>格式 格式>Scientific 弯矩 格式 可选择指数形式输出结 果。 ; 小数点 (2) ? 图23. 设定表格类型的对话框及结果 1-17 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 另外还可按荷载工况查看梁单元的构件内力(弯矩、剪力)。 按荷载工况查看’ 1. 在关联菜单(Context Menu)选择‘按荷载工况查看 按荷载工况查看 2. 在显示项中只钩选‘剪力-z’，‘弯矩-y’ 3. 在显示荷载工况栏中钩选 ‘NL(ST)’ 4. 点击 在表格下端根据选择的 项目会有不同的表单， 项目会有不同的表单 ，各表 单分别显示相应内容的分析 结果。 结果。 图24. 按荷载工况查看梁单元的构件内力 1-18 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 2 建立模型? 设定操作环境 MIDAS/CIVIL是由以下两种模式组成的。 前处理模式 : 建立模型并输入荷载、边界条件等 后处理模式 : 查看结果及输出结果 1 2 由于要在与模型?相同的文件里建立模型?，故需将已进行完结构分 析而处于 后处理模式的状态转换到 前处理模式。 前处理模式 正面 图25. 转换模式 1-19 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 建立悬臂梁 2 1 模型 ? 使用的材料和截面特性与模型 ? 相同 ， 在这里使用建立单元 ( Create Elements ) 功能输入一个梁单元后 ， 通过分割单元 ( Divide Elements)功能将其等分为6个梁单元。 对已分析的模型进行编辑的话，会出现如下对话框询问是否要删除分 析结果。此时若要删除分析结果，可选择是;若想保留分析结果，可将原 是 文件以别的名称另存为新的文件后再进行编辑。这里选择删除。 在距离节点1和节点7用户坐标系UCS y方向(GCS Z) -3 m的位置输 入节点8和节点9。 节点号 (开) 模型 / 单元 / 建立 单元类型>一般梁 一般梁/变截面梁 单元类型 一般梁 变截面梁 材料>1 截面>1 材料 : Grade3 ; 截面 : HM 440x300x11/18 节点连接 ( 8, 9 ) 3m 图26. 输入单元 1-20 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 下面将输入的梁单元使用 使用 选择最新建立 的个体 功能可选择最 近建立的节点和单 元。 分割单元功能等分为6个梁单元。 单元号 (开) ; 模型 / 单元 / 隐藏 (关 ) 分割单元 选择最新建立的个体 分割>单元类型 单元类型>线单元 分割 单元类型 线单元 ; 等间距 分割数量 ( 6 ) ? 图27. 输入6个等间距梁单元 输入边界条件 输入悬臂梁固定端的边界条件。 模型/ 模型 边界条件 / 一般支撑 : 8 ) 单选 ( 节 支撑条件类型>Dx (开) ; Dz (开) ; Ry (开) ? 支撑条件类型 输入荷载 2 对模型?输入均布荷载，但首先需定义静力荷载工况。 荷载 / 静力荷载工况 类型>用户定义的荷载 名称 ( UL ) ; 类型 用户定义的荷载 1-21 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 图28. 输入静力荷载工况 使用梁单元荷载功能输入均布荷载。 节点号 (off) 荷载/ 荷载 梁单元荷载 在图29 29的 在图 29 的 ? 可选择 集中荷载、均布荷 载 、 梯形荷载 、 均布 扭矩等荷载类型。 扭矩等荷载类型。 窗口选择 ( 单元 : 7 ~ 12 ) 荷载工况名称>UL ; 选择 选择>J 加 荷载工况名称 荷载类型>均布荷载 荷载类型 均布荷载 方向>Global Z ; 投影 投影>No ; 数值 相对值 数值>相对值 方向 x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( -1 ) ? 显示 荷载>荷载值 荷载值, 荷载 荷载值 梁单元荷载 (on) ; 视图>标签方向 视图 标签方向 (0) ? ? ? 这里省略结构分析 和查看结果的过程 图29. 输入均布荷载 1-22 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 3 建立模型? 建模 3 模型?采用先建立一个2m长的梁单元后，将其按照UCS的x方向以2m 间距复制5次的方法来建模。 前处理模式 全部激活, 正面 节点号 (开) 显示 荷载>荷载值, 梁单元荷载 (关 ) ; 模型 / 单元 / 建立 单元类型>一般梁 变截面梁 单元类型 一般梁/变截面梁 一般梁 材料>1 截面>1 材料 : Grade3 ; 截面 : HM 440x300x11/18 节点连接 ( 15, 16 ) 3m 2m 图30. 输入单元 将输入的单元利用 移动/ 移动/复制单元 功能复制。 模型 / 单元 / 移动和复制 选择最新建立的个体 形式>复制 移动和复制>等间距 形式 复制 ; 移动和复制 等间距 dx, dy, dz ( 2, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 5 ) 1-23 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 5@2 m = 10 m 3 图31. 输入模型? 输入边界条件 模型 / 边界条件 / 一般支撑 单选 ( 节点 : 15 ) 撑条件类型>Dx (开) ; Dz (开) ; Ry (开) 支撑条件类型 输入荷载 3 这里将对模型?利用梁单元荷载(连续)输入梯形荷载。 梁单元荷载(连续) 荷载 / 静 载 工况 类型> 恒荷载 名称 ( NUL ) ; 类型 梁单元荷载(连续) 荷载 / 梁单元荷载(连续) 荷载工况名称>NUL ; 荷载类型 梯形荷载 荷载类型>梯形荷载 荷载工况名称 方向>整体坐标系 投影>No ; 数值 相对值 数值>相对值 方向 整体坐标系 Z ; 投影 x ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w1 ( -2 ) ; w2 ( -1 ) 加载区间 ( 15, 21 ) 1-24 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 2 梁单元荷载(单元) 输入模型? 的均布荷载时使用的 梁单元荷载 ( 单元 ) 和在这里使用 的 梁单元荷载 ( 连续 ) 的差异如下图所示。即前者是对各个单元施加荷 梁单元荷载(连续) 载，而后者是对指定了起点和终点的一条直线，将其作为一个整体来加 载。 梁单元荷载(单元) 梁单元荷载(连续) 图32. 梁单元荷载(单元)和梁单元荷载(连续)的差异 将节点15 21指定 15和 将节点15和21指定 为荷 载的加载区 间 ， 并输 入梯形荷载 的大 1)。 小(-2, -1)。 ? 图33. 输入梯形荷载 结构分析和查看结果的方法请参考模型?的内容。 1 1-25 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 4 建立模型? 建立两端固定梁 这里采用先建立一个节点后，将该节点进行扩展来建立梁单元的方法 建模。 前处理模式 节点号 (开) ; 正面 节点/ 模型 / 节点 新建 坐标 ( 0, -9, 0 ) 3m 图34. 输入节点 将新建的节点利用 向扩展成6个梁单元。 扩展(Extrude Elements)功能向UCS的x轴方 扩展单元( 扩展单元 ( Extrude Elements) Elements ) 的功能是 将节 点 、 线单元 、 面 单元 分别扩展成 为更 (l梁 高次的线 (l 梁 ) 单元 、 面 (板 )单元 和实 体单 元的功能。 元的功能。 模型 / 单元 / 扩展 选择最新建立的个体 扩展类型>节点 扩展类型 节点 线单元 单元属性>单元类型 单元类型>梁单元 单元属性 单元类型 梁单元 材料>1:SM400 ; 截面 : H 440×300×11/18 截面>1 材料 × × 生成形式>移动和复制 移动和复制>等间距 生成形式 移动和复制 ;移动和复制 等间距 dx, dy, dz ( 2, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 6 ) ? 1-26 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 6@2 = 12 m 4 图35. 输入模型? 输入边界条件 输入两端固定的边界条件。 模型 / 边界条件 / 一般支撑 单选 ( 节点 ; 22, 28 ) 支撑条件类型>Dx (开), Dz (开), Ry (开) ? 支撑条件类型 固定端 固定端 图36. 输入两端固定的边界条件 1-27 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 输入荷载 4 对模型?输入单元温度荷载和温度梯度荷载等温度荷载。 荷载 / 静力荷载工况 类型>温度荷载 名称 ( NT ) ; 类型 温度荷载 名称 ( TG ) ; 类型>温度荷载 类型 温度荷载 MIDAS/CIVIL提供系统温度 、节点温度 、单元温度和温度梯度 等与 温度相关的荷载。 系统温度 : 对整个模型输入的轴向温度荷载 节点荷载 : 对节点输入的轴向温度荷载，故如果选择了所有节点 则等同于输入系统温度 单元温度 : 对单元输入的轴向温度荷载 温度梯度 : 对梁单元和板单元输入的上下/左右各面的温度差 首先利用节点温度功能对两端固定梁的各节点输入20?的节点温度荷 载。 点击初始温度右侧 的 ， 可修改初始温 度。 荷载 / 节点温度 单选 ( 节点 : 22 ~ 28 ) (图 47的 ?) 图 的 荷载工况名称>NT ; 选择 添加 选择>添加 荷载工况名称 温度>初始温度 ; 最终温度 ( 20 ) ? 温度 初始温度 ( 0 ) ? 图37. 输入节点温度荷载 1-28 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 下面利用温度梯度功能输入温度差。 由于弯矩是温度梯度的函数，故随着单元截面的高度或宽度不同，即 使输入相同的温度差，其计算结果也会是不同的。因此，如果建立的梁单 1 元的尺寸与实际结构有差异，可选择‘使用截面的Hz’(图38的?)后输入计 算温度梯度时要使用的截面高度。 输入单元上下面的 输入 单元上下面的 温度差。 温度差。 模型 / 荷载 / 温度梯度 窗口选择 ( 单元 : 19 ~ 24 ) (图38的?) 图 的1 荷载工况名称>TG ; 选择 添加 选择>添加 荷载工况名称 单元类型>梁 温度梯度>T2z-T1z ( 15 ) 单元类型 梁 ; 温度梯度 ? ? 图38. 输入温度梯度荷载 结构分析和查看结果的方法请参考模型?的内容。 1 1-29 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 5 6 7 8 建立模型?、?、?、? 5 6 7 8 1 2 3 4 模型?、?、?、?为简支梁，可通过复制模型?、?、?、?的节 点和单元及其属性(边界条件、荷载等)来建模。首先在画面上显示所有 的荷载和边界条件的输入状况。 正面, 正面 全部激活 显示 荷载>全部 荷载值( 全部, 荷载 全部 荷载值 关) 节点荷载 (开), 梁单元荷载 (开) 节点温度 (开), 温度梯度 (开) 边界条件>一般支撑 一般支撑( 边界条件 一般支撑 开) 1 模型? 模型? 2 模型? 3 模型? 4 模型? 图39. 设定建模的操作环境 输入节点间的相对距离时，可使用鼠标编辑功能来完成。用鼠标点击 一下输入栏后，连续点击两个相应的节点，画面上就会出现如图40所示的 箭头标志，同时其相对距离会自动被输入到dx, dy, dz输入栏。 1-30 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com Model View 鼠标指定的第二点 点栅格的提示线 6.5 m 8.5 m 鼠标指定的第一点 图40. 利用鼠标编辑功能输入相对距离(dx, dy, dz) 1 2 3 4 下面利用 复制功能将模型?, ?, ?, ?复制到UCS x轴方向14m 处的位置。 复制单元时可钩选 复制单元属性 、 复制节点属性 ，以便可同时复制 复制单元属性、 节点和单元的边界条件、荷载和质量等。 移动/复制单元 模型 / 单元 / 移动 复制单元 全选 模型>复制 移动和复制>等间距 模型 复制 ; 移动和复制 等间距 dx, dy, dz ( 14, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 1 ) 复制节点属性 (开) (图41的?) 图 的 复制单元属性 (开) 复制节点属性 边界条件>一般支撑 边界条件 一般支撑 (开) 静力荷载>节点荷载 静力荷载 节点荷载 (开) 节点温度 (开) 复制单元属性 复制单元属性 静力荷载>梁单元荷载 静力荷载 梁单元荷载 (开) 温度梯度 (开) ? 1-31 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com ? ? ? 14 m 图41. 输入简支梁 输入边界条件 只激活简支梁部分，以便输入边界条件。 边界条件/ 模型 / 边界条件 一般支撑 窗口选择 ( 节点 : 29, 36, 43, 50 选择>替换 支撑条件类型>Dx (开) 选择 替换 ; 支撑条件类型 窗口选择 ( 节点 : 35, 42, 49, 56 选择>替换 支撑条件类型>Dz (开) 选择 替换 ; 支撑条件类型 ) ; Dz (开) ? ) ? 1-32 重庆交通大学河海学院Midas教材 Copy Right wczhi@126.com 对已输入边界条件 的节点重新定义边界 条件时 ， 可选择“替 可选择“ 换” 来 完成 。 ( 图 57 的 ?) ? Hinge Roller 图42. 输入简支梁的边界条件 结构分析与结果查看:省略。 1-33