《結(jié)構(gòu)力學(xué)》實驗課程——結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真-實驗指導(dǎo)書(全套完整版)

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)數(shù)值仿真實驗課程指導(dǎo)書結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗課程結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真實驗實驗教學(xué)指導(dǎo)書土木工程學(xué)院結(jié)構(gòu)實驗中心結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真實驗指導(dǎo)書一、實驗內(nèi)容、目標(biāo)、要求1 .實驗內(nèi)容對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中靜定結(jié)構(gòu)、超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移計算和結(jié)構(gòu)影響線的 基礎(chǔ)上，采用結(jié)構(gòu)數(shù)值的計算方法，通過計算軟件完成同一結(jié)構(gòu)的仿真分析，并將兩 種計算結(jié)果進(jìn)行對比，找到數(shù)值分析方法和結(jié)構(gòu)力學(xué)基本求解方法的差異，并對 電算原理進(jìn)行初探性學(xué)習(xí)。2 .實驗?zāi)康?）鍛煉學(xué)生計算分析能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；2）通過仿真試驗可拓展專業(yè)課的教學(xué)空間，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加教與學(xué)的互 動性,使學(xué)生更多地了解復(fù)雜結(jié)構(gòu)的試驗過程,從而更深刻地理解所學(xué)

2、結(jié)構(gòu)力 學(xué)課程內(nèi)容。3）通過數(shù)值仿真計算和結(jié)構(gòu)力學(xué)中解析法（力法、位移法等），驗證所學(xué)結(jié)構(gòu) 力學(xué)方法的正確性；4）對電算原理及有限元理論有初步認(rèn)識，并開始初探性學(xué)習(xí)；3 .實驗要求計算機，安裝有MIDAS/civil等有限元計算軟件。預(yù)習(xí)指導(dǎo)書和數(shù)值計算仿真 過程錄像。二、實驗指導(dǎo)內(nèi)容每個學(xué)生必須掌握的主要內(nèi)容有：1、連續(xù)梁結(jié)構(gòu)仿真分析；2、桁架結(jié)構(gòu)仿真分析；3、框架結(jié)構(gòu)仿真分析；4、影響線及內(nèi)力包絡(luò)圖分析。三、實驗報告要求1、每人一個題目，完成結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)力學(xué)的手算計算，手算計算需要詳細(xì)，要求手寫在實驗報告之中；2、在完成上述手算工作后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真計算，描述重要操作過程；3、結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真

3、計算結(jié)果打印在實驗報告之中；4、將結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)力學(xué)手算結(jié)果進(jìn)行對照，誤差分析;1結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真實驗一一初級課程：連續(xù)梁例題講稿初級課程：連續(xù)梁分析概述比較連續(xù)梁和多跨靜定梁受均布荷載和溫度荷載（上下面的溫差）時的反力、位移、內(nèi)力。3跨連續(xù)兩次超靜Model 2 ：3跨靜定5.0 m 2.5 m I 5.0 m 2,5 m 5.0 mModel 3 ： 3跨連續(xù)1次超靜定圖1.1分析模型> 材料鋼材：Grade3> 截面數(shù)值：箱形戰(zhàn)面400X200X12皿> 荷載1 . 均布荷載：1. 0 tonf/m2 .溫度荷載 ：AT = 5 'C （上下面的溫度

4、差）設(shè)定基本環(huán)境打開新文件，以連續(xù)梁分析.q丁為名存檔。集位體系設(shè)定為和tonf'。文件/ 口新文件文件/ /存檔(連續(xù)梁分析)工具/單位體系長度m ；力tonf J圖L2設(shè)定單位體系設(shè)定結(jié)構(gòu)類型為X-Z平面c模型/結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型'2平面設(shè)定材料以及截面材料選擇鋼材GB (S)(中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格)，定義截而,模型/材料和截面特性/團(tuán)材料名稱(Graded)設(shè)計類型 > 鋼材規(guī)范GB(S);數(shù)據(jù)庫Grades J模型/材料和截面特性/ 截面截面數(shù)據(jù)被面號(1 ); 截面形狀 > 箱形截面1用尸：如圖輸入；名稱400X200X12 J«AM，”： aat.飲”工

5、02-i/n1 S ，、,-. «mc。選擇“數(shù)據(jù)庫”中的任 京材料，材料的葛本特 性值彈性模量、泊松 比、線膨脹系數(shù)、容重） 將自動給出|r w用靂管室赍 ，“上什必?，匕Kr，愕三工ifftt，”增*nituni比VJrmuw3amr”皿EH，圖L3定義材料圖L4定義截而建立節(jié)點和單元為r生成連續(xù)梁單元，首先輸入節(jié)點。應(yīng)正面, “捕捉點（關(guān)），堂捕捉軸線（關(guān)）u叁照用戶手冊的“輸/捕捉節(jié)點g, r捕捉單元（開，自動對齊入單元時主要考慮本項”模型/節(jié)點/ L'建立節(jié)點坐標(biāo)（工，y, z ） （ 0, 0, 0 ） JtlbK*nq 1A1> b0工0W ：丸C。瓦 i

6、c M>S44Q0，v 'W a 學(xué)“次珍丘 W” S。3 “X LtfWb K)v fcxirr>«»之:'效，w16s l m I»t*irc f-3 RS a. ,3泮支上J.3£.txl?xRHgIUE9誕麻6f圖1.5建立節(jié)點用擴(kuò)展單元功能來建立連續(xù)梁。模型/單元/已擴(kuò)展單元l®l全選擴(kuò)展類型 > 節(jié)點分線單元U輸入菜單元.關(guān)于梁 單元的詳細(xì)事項參照 在蛾幫助的.單元類 型”的“梁單元”部分玳元屬性）中元類型 > 梁單元0材料 > 1：Grades ；微面）1： 400*200*12 ；

7、Beta 角（0 ）生成形式復(fù)制和移動；復(fù)制和移動 > 任意間距方向x ；間距（305/，8010/8, 305/3 ） J犬內(nèi)匕HOM S匕 ,皿，我機空工JUD BS） 3X. ” ,、4. Q.三|他d(5氏2K4UU三c，。 a 村叱二；。IU Uc M A A DC?、q :m a H 5 二00也已£2-一，"上eaaA，3*»F© :中也 E<30t3xcy輸入邊界條件花江多 ?|益文冷Q） *幅名）雙田EH包）由就U 名）8星S%dtJWSR之丁未MWBh同er方向）奇和 C Wr i-ML& r fjy r it r

8、sea-tl /上®電e®點“小Va國圖芭汕MXE<"G/ ift計）（14如今詢攻）工具雙）H口5用用好_ O Xr / r J）X"盤 0L一引落巴態(tài)能0通回夕 年均® 2分&次今瞥&： 嶼皆口 Y X3維空間的節(jié)點有6個自由度（Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz）。但結(jié)構(gòu)類型已設(shè)定為X-Z平面（程序?qū)⒆?動約束Y方向的位移Dy和繞X軸和2軸的轉(zhuǎn)動Rx,Rz）,所以只剩下3個自由度（Dx, Dz, Ry）。較支座約 束自由度Dx, Dz,滾動支座約束自由度Dzo模型/邊界條件/ 一股支承產(chǎn)節(jié)點號（開）名單選（

9、節(jié)點：4 ）選擇添加；支承條件類型 Dx, Dz （開）芻做謝節(jié)點：1, 12, 15 ）;支承條件類型 Dz （開）【OAS/GbI 8 % 4夕 【DCcxn '勢”結(jié)精力號"：" 無依第分析】 【袈？口】圖圖L7輸入邊界條件輸入荷載定義荷載工況為輸入均布荷載和溫度荷載，首先定義荷載:況荷載/靜力荷裁工況名稱(均布荷載)；類型 > 用戶定義的荷載(USER)名稱(溫度荷載)；類型 > 用戶定義的荷載(USER) J圖1.8輸入荷載條件U有裁方向與整體坐 標(biāo)系*方向相反, 入荷載為“-1工輸入均布荷載給連續(xù)梁施加均布荷載1 tonf/mo C荷載/梁單

10、元荷載(單元)節(jié)點號(關(guān))畫全選荷載工況名稱均布荷載；選擇,添加荷載類型;均布荷載；方向 整體坐標(biāo)系Z ；投影)否數(shù)值相對值；xl ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; W ( -1 ) J。外gnew 5心刃山 擊4” 我oj Ma- iad eara *h,我 2 夕僧色 M»S aF 名 I-F %二r/ 1' 丁時 fi a lli二！二：二 ； DcaQ 一 JJ.BT:臉®A>3/4 6Q+ +0A q sair ” 噸 Ift wwa r «>ta-F=F 1=a 、:a I -»1小卜加u ”西sr j圖L9輸入均布荷

11、載，&*.;.3.1*1?"尤$ / ，7/42:¥彳6 e輸入溫度荷載輸入連續(xù)梁的上下面溫度差（AT = 5）。輸入溫度差后，根據(jù)材料的熱膨脹系數(shù)、溫差引起的梁截面產(chǎn)生的應(yīng)力考慮為荷載。Q顯示梁單元荷載（關(guān)）荷載/溫度梯/葡載全選荷載工況名稱）溫度荷載；選擇）添加；中元類型梁溫度梯度 T2z-Tlz （ 5 ） J9-4 WOf WO ®«>MJ «<JU*力U feliu «K；O >«0X)IJUD «om> «*1口 3。>口,，./口電性 X9SAAQQ圖k

12、3 il3X13 1 20E'GJ 5 rjy %“村* 尸】 = >/缶=6 A” .5c “ m |:mi小a尸jnirr圖1. 10輸入溫度荷載Gl(YIlgoMXBy:/*.;.忠小rtpxaNgg342fe，上»®©qba華小-4'®因代中/<，二-hK 虻 2«2SD |22巫M分嶗./niiuiu；o,a og a o. o|wi臣 If3(TS Y X復(fù)制單元豆制連續(xù)梁（模型1）來建立室跨靜定梁（模型2,模型3）。為門司時夏制連續(xù)梁（模型1）均布荷載、 溫度荷載、邊界條件，使用發(fā)制節(jié)點屬性和曳制單元屬

13、性功能。Q顯示邊界條件一般支承（開）模型/單元/個單元的良制和移動：全選形式 > 旦制；移動和更制等間距dx, dy, dz （ 0, 0, -5 ）；豆制次數(shù)（2 ）豆制節(jié)點屬性（開），俱:制單元屬性（開）浜IPAS/Cznl V83,3 -【0八d外理玷Q用010321.正埃梁分收】l*T»Ql匚 3歹國寶NS MQP也由90小型6色U 8期期&計）假式壁 Q）工««）*| XD*q ae &匕 T T也吆齒正20取1£ *拿后© 廣£施，切EH二恢她|3 同一58 FT碓五 » M«c）

14、 1 ”功0皿第 廣爺.2*-右 L3-WHK &方,擊 M。，t .及F-il r s»r®iW I/ a 0.b ¥ r scRMWtt 0 <j r sc %或“ 仁引 2X圖L11豆制單元輸入較接條件在紅制的連續(xù)梁輸入內(nèi)部較支座來建立多跨靜定梁。在梁小元的端部使用摩成粱雌雄功能來生成被接條件。U關(guān)于內(nèi)部校支的詳細(xì)說明參照在線幫助的拜放梁箱約束”部 分模型/近駐條件,糅放梁端約束2單元號（開）單選（他元：19, 23, 33 ）選擇 > 添加/替換選擇樣放和約束比率 > 十節(jié)點> My （開），Mz （開）（或接錢| ） j（

15、r：Mnv*1整/必杓力單。（:_»«58.旋然費分 ）%文1ts M>z> !UB¥荷歌5 幺蜻謔，Q> &"Q>懵太公茶誨物工中胃口 5 »3D6U小& Y Y .，/a工3 *»，禺小品也由 MX A4QG%X* 2-3AI-3：做63區(qū)冷后04、或今 法h凄3mvao |gttMtl 要Z1 .迫討得£»»u«2.atm ， £M*va c 保U生成梁單元時，隨著先 指定的：節(jié)點和后指定 的j節(jié)點的生成決定坐 標(biāo)系只要在圖標(biāo)菜單匚1顯示

16、的單元表單下打開抬元坐 標(biāo)湖和周邢方礴可以確 認(rèn)。3也小*qxli賓6 ，上哈卜心夕小，F(xiàn)eGdq-!-dliOHWW：U,Q電飛A>aaAW«B7圖1. 12 輸入較支支座運行結(jié)構(gòu)分析對連續(xù)梁和多跨靜定梁運行結(jié)構(gòu)分析。分析/瞥運行分析,，ldPX沿8al查看分析結(jié)果查看反力比較均部荷載作用下連續(xù)梁和多跨靜定梁的反力。2單元號（關(guān)）日顯示邊界條件 > 一般支承（關(guān)，釋放梁端約束（開）結(jié)果/個反力和彎矩荷載工況/荷我組合ST:均布荷載；反力）FXYZ顯示類型 > 數(shù)值（開），圖例（開）數(shù)值二J小數(shù)點以下位數(shù)（1 ）;指數(shù)型（關(guān)）；適用于選擇確認(rèn)時（開）MIDAS.i&

17、#39;GvnVtLl.l -:QmimmhU I，,】cq1歷，M £， 1J 協(xié)5>D 6。帝kU - -口力|位.Mid 曲5 至M 克偽D分睛 衽給出Mitill） m砒）工舄 g的ItthMiX 二 號& T±0®3氏小©也改 *拿Qjp苞'內(nèi)力 ma ： ,w«d iC n C n C rz C mz c n r « r k r mz r .5：ir 8«ux2)文及方 ”-34 rr，occccfcw r，occcct*cw B 加，“S*»5“02M*X XMW t*«

18、;$，sg. ccwao*IFmT-C M«ew><«ts u4 3”，t.a“4Ut詢WY.&31XH 1G，A25,a I4，oxcon,此 ci*S jw i$ acos«aiLY a«tem total swjnce nw 。團(tuán)【生】D««RMM.dH5nW圖1.13均布荷載引起的反力以表格的形式查看均布荷載引起的的反力。比較外荷載總合和反力的總合來查看模型的建立和荷載 的輸入是否恰當(dāng)。例題Z軸方向荷載為1.0 tonf/m3X20 mX3 = 60 tonf,與表格中Z軸方向的反力（FZ）總和相等。結(jié)果/

19、分析結(jié)果表格/反力荷載組合,均布荷載（ST）（開）；溫度荷載（ST）（關(guān)）芍點由軟TK (tonf)FY Gonf)jr(ionf)XXXT (toxif*n)KZ1均將荷登0 oooooo0. OOCOOOi owozza oooog0. oooooo0 oooooo4均布荷收0 oooooo0. ooooooe. 9029760. COOOOO0. ooocoo0.00000012均將苗香0 oooooo o oooooo0 oooooo0. oooooo2.90297g1.0370220. OOOOOO0. OOOOOO0. oooooo0. oooooo0 oooooo0 oooooo

20、15的布衣蛻1G均在而笑o ooooooo. ooooooO.G 250000. OOOOOO0. oooooo0.00000019均布谷較0 oooooo0. oooooo9. ”50000.0000000. oooooo0. oooooo0. oooooo0.0000000 oooooo2T均將宿笠0 oooooo0. oooooo3. ?nooo30均布荷籍0 oooooo0. oooooo0.6250000. oooooo0. oooooo0.00000021均質(zhì)而較0 oooooo0. oooooo0.4622 聰0. oooooo0. ooocoo0.00000034的扁帽蚣0 o

21、ooooo0. oooooo3.8448350. oooooo0. oooooo0 oooooo42均在宿登o oooooo0. oooooo$. 531 $410. oooooo0. oooooo0.00000045均將荷堂0 oooooo0. oooooo1.09493G0. oooooo0. oooooo0.000000成為合力TA (tortfjFY (tcaf)yz (,oV由在而笑0 oooooo0. ooooooGO.OOOOOO圖1. 14反力結(jié)果表格比較對溫度荷載的反力。結(jié)果/圖反力和彎矩荷載工況/荷載組合ST：溫度荷載；反力> FXYZ 顯示類型數(shù)值（開），圖例（開）

22、&文前 «*n K©9 WW 加詢 她導(dǎo)出 西機 MW 10 IMCU 口刈MtMttJ業(yè)為口。> 今£ ,山、9 r r；7 y A S4aM：，先小心 叵 X>* A&OG?尸 21MlM1HlM11MlM11aBM11aHM1MM1aHM10VMM01aBM1alM1HHM1H1MMM1MBM1al1MMM1HHM1aHM1MM1MM1MM1aMM0MMMBM1HHi1HBM1H11HM1aH1MHM0HBM0MH1M1HMi1aMM1MH1MHM1HHM1aMl1H1HHM01HMM1aB1HB1MM1MM11MMM1HHM1M

23、lM1HlM1HHM1aMM1alM椅由 3 ?1）忠 司痣里（2氐右餌（8因）電/與 >箝工學(xué)墟鄉(xiāng) 6 fl息力恢用附眼力|F>53 J費金1舊更優(yōu)c=|rr Ulffwft3E I3互力 r m r Ft rn ° mi r tc r tf r « 廣 szrg已定如P ©il 7 EMOMW：小|t »»»一| 即 | 川 | rt 畫 i«t?»D 竺工空擔(dān)J模型1ion dmt jte cs svxEssnur catrirro0 0 （<<mu gmcn vai模型3X.” &l

24、t;U r.*U>4tl.S<k<lr«Dl-C_DMAi£MtQ：*“imlCMk加i rx. MMoeMFY. 3»X*OM 0 2XGCK3 WY2, 2XGC«-«>lZIg»* 6叩方 WEC* ':石»，？” GKJB$. wrT 口，8mm皆KiCMO1I殳；i c Atl 亡& saHW-q “UUlA11L16g四的0,X圖1. 15溫度荷載產(chǎn)生的反力查看變形圖查看溫度荷載產(chǎn)生的變形圖。DXZ=Y質(zhì)F產(chǎn).Q顯示邊界條件 一般支承（開）J結(jié)果/變形/ K變形形狀荷載工況

25、/荷載組合 ST：溫度荷載；變形 DXZ 顯示類型變形前（開），圖例（開）IDAS/Civtl鱉期/杓力母AMY'1”'，.族饗翼分析-（tftffwnj力?啜, 1小1，as«» 5rg為折3浪計，如穆我公黃碑皿 工nr，so a） 耐加d0:h ：， aa t 、*。樂：，裁ncm用即 3 al 3&r鼠力區(qū)法內(nèi)力笈力任歌伏3jJ街款誣RtSmr 5 d "r -r wr nr nC WYe >12 G l>Xr wyzF W J萬碇病 r u>a p ew r«» jj r «e jEl

26、la/，* * ，y can ;；,ttcsa|模型1"右小 QltHvIT座 XI寅 6 一 一上elIBe喻也爭小 »«會 十 Z-切X及 M>S 4 AQQ?尸二©尊智M紀(jì)制於少 一 £ 2Nig 加”P03r+，cces50nCdXY- £x/X"*力xQMuXCCMS*。1YOMCCfCW r*X-t>qihm 入won2«XE"iA史如QXJ力wcc.ccc5T- &««*府才口V'f)Of>】suautoj nwo %【，“】<1小

27、卜T卡/，夕新au ru. o. a. -io'j.a o. -io圖1. 16溫度荷載產(chǎn)生的變形圖查看內(nèi)力查看均布荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的彎矩。結(jié)果/內(nèi)力/ V梁單元內(nèi)力圖荷載工況/荷我組合ST：均布荷載；內(nèi)力> My選擇顯示> 5點；不涂色；系數(shù)（20）顯示類型,等值線（開），數(shù)值（開，圖例（開）數(shù)值二I小數(shù)點以下位數(shù)（1 ）；指數(shù)型（關(guān)）；適用于選擇確認(rèn)時開）多跨靜定梁（模型2）與連續(xù)梁（模型D相比，可以看出跨中彎矩減小,但支點彎矩增大的情況。 還可以看出，設(shè)有一個錢的多跨靜定梁（模型3）的較支點彎矩與（模型2）類似，無較部分 的彎矩與（模型】）類似。7：iI0AS/Cxv.

28、l I 6.3.3年：c”i八整理5杓力學(xué)Y_Mx« 1.集饗羹分析J(ttffWnj鼻力和0 t叩h0-yi aa«> cr«u分析36軍如 癡+® 程攵必 新中a imid eon） «n）-a«DcQSa r -r ，/>* $0制：，£, 小 © 電吱幡際3反力僅：5內(nèi)力|丘力|I鎮(zhèn)無內(nèi)力IB二一rw I'r *r 不“5點» Hite.51? po- LH體傅etsaap 錚x» j 廠 * 4 p »i» p ei j港1 j rr -津 xji r中01jq on大廠r 2彩國39: y 百女 eelsl ,.切XM>S A AQQ?尸