結構力學求解器教程

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上SM Solver 簡明教程編者: Local HUST 2009年3月31號第一部分：緒論在緒論里我想說明兩個問題，一個是一些題外的話，一個就是求解器的功能的說明。結構力學求解器即SM Solver是一個很輕巧的計算軟件，但是其功能相對來說來是比較強大的，其實它的操作并不復雜（相對其它一些工程上常用的計算軟件來說，如ANSYS），但是我在學習的過程中卻發(fā)現(xiàn)結構力學求解器的教程還真的是不多，在校圖書館里查找了一下沒有相關的書籍，在網上百度了一下沒有發(fā)現(xiàn)在什么有用的東西，我想是因為這個軟件很簡單沒有必要專門寫個教程，但是我想一個教程對一個初學者來說還是很有用的，我便有這

2、樣一個自己試著去寫一個簡教程的想法，于是我就小小的研究了下這個程序。來給出一些簡單的供初學者入門的指導。當然由于我個人的水平有限再加上研究的時間也不長可能給大家寫的東西只是一些很粗糙的很表面的，希望大家在讀的過程中能夠夠給我多多提提寶貴的意見和建議幫助我進步，也幫助進一步的完善這個教程。對于結構力學求解器有很多的版本，為了明確期間，這里先簡單的介紹一下我用的這個求解器的版本。這個版本的相關信息：SM Solver for student 版本1.5（學生版）ISBN 7-23-X清華大學土木系結構力學考研室研制高等教育出版社出品為什么要選擇這個版本有以下幾個原因：一：因為這個教程我主要面對學生

3、的，所以在些選這個版本還是比較合適的。二：這個版本的求解器是我們在學習階段比較好的一個選擇，簡單易學。三：這個版本的功能還是可以的，能夠解決我們平時學習中遇到的問題。四：軟件之間都是相通的，精通一個其它的自己完全可以去學習，因為已經有了基礎。 這個教程內容不多，為了更好的幫助大家理解，在編排的過程中我在其中插入了好多截取的實例圖片，這個能夠更好的的去讓大家學習實際的操作以及每一步操作人機交互的結果界面。程序功能SM Solver是結構力學輔助分析計算的通用程序。其主要功能如下。自動求解功能：(1)平面體系的幾何組成分析，對于可變體系可靜態(tài)或動畫顯示機構模態(tài)；(2)平面靜定結構和超靜定結構的內力

4、計算和位移計算，并繪制內力圖和位移圖；(3)平面結構的自由振動和彈性穩(wěn)定分析，計算前若干階頻率和屈曲荷載，并靜態(tài)或動畫顯示各階振型和失穩(wěn)模態(tài)；(4)平面結構的極限分析，求解極限荷載，并可靜態(tài)或動畫顯示單向機構運動模態(tài)；(5)平面結構的影響線分析，并繪制影響線圖；智能求解功能：(1)平面體系的幾何構造分析：按三剛片法則求解，給出求解步驟；(2) 平面桁架的截面法：找出使指定桿為截面單桿的所有截面；(3) 平面靜定組合結構智能求解：給出求解步驟；其它輔助功能：(1)強大的命令文檔編輯及文件讀寫功能。(2)二維結構的圖形顯示；(3) 分析求解結果的數(shù)值顯示、圖形顯示和動畫顯示。幾何組成幾何組成”和“

5、幾何構造”子菜單功能上的異同按下編輯器中的“求解”菜單中的“幾何組成”子菜單后，SM Solver調用其中的自動求解模塊，列出當前問題的分析結果，包括“多余約束數(shù)”，“體系自由度數(shù)”和“結論”；如果是可變體系的話（即體系自由度數(shù)大于0），還可以靜態(tài)或動態(tài)地顯示各階位移模態(tài)。按下編輯器中的“求解”菜單中的“幾何構造”子菜單后，SM Solver調用其中的智能求解模塊，可將“幾何構造分析”的步驟（用兩剛片或三剛片法則說明）和結論列出。“幾何組成”子菜單為自動求解，著重計算的結果，并可以進行位移模態(tài)的靜態(tài)和動畫演示（如果結構是可變機構的話）；而“幾何構造”則是模仿人工求解的思路，著重給出進行分析的中

6、間步驟和思路，兩者的功能正好是相輔相承。（算法實現(xiàn)上，前者采用的是矩陣分析的方法，后者則采用了數(shù)學中的圖論的算法。）截面法截面法求解截面法求解只適用于桁架結構。對于某一指定桿件而言，如果存在一截面，使得該指定桿件的軸力可由該截面截出的某一隔離體的平衡方程一次性求出，則稱此截面是該指定桿件的一個“單桿截面”（即該指定桿件是該截面的一個截面單桿）。本算法的功能就是對于任一指定桿件，可以不遺漏地找出其所有的“單桿截面”。組合結構智能求解靜定組合結構的智能求解組合結構是靜定結構中最一般的結構，其中的桿件既有梁式桿，又有二力桿。靜定桁架和靜定剛架等都可以看成是組合結構的一種特例。對任意一般的組合結構的求

7、解，本模塊給出中間解題步驟，使大多數(shù)靜定結構的智能求解問題得到解決。目前已能對大多數(shù)常規(guī)類型的組合結構問題給出具體的中間文字提示步驟和相應的隔離體圖形顯示。第二部分：基礎知識 我們在用求解器的目的的是為了解決實際的問題，在這個過程中我人必不可少的要有建立模型這個過程，為了更好的建立模型我們在求解器里的建模過程是在坐標系中進行的，求解器目前支持的坐標系是我們常用的直角坐標系。下面就說明一下一些約定：符號約定· 整體坐標:(x, y)，轉角或彎矩以x向y轉為正；· 局部坐標: x從單元的端點1指向端點2；y坐標從 x坐標按右手準則轉90度獲得；· 所有與位移有關的量均

8、按整體坐標(x, y)輸入和給出；· 結點荷載方向按整體坐標定義，與整體坐標同向為正；· 單元荷載方向按局部坐標定義，其正方向為局部坐標的反方向；· 彎矩圖畫在桿件受拉一邊，正負號取為局部坐標 y軸的反方向；· 剪力正方向同局部坐標 y軸正方向；· 軸力受拉為正；· 角度按度取值；注意上面的一個整體坐標系和局部坐標系的區(qū)別，整個坐標系是對所建立的整個模型還說的，也就是可以對所建立的整個模型中的毎個桿作件都適用，而局部坐標系只是我們對某一個部件來說的，也即它只是對這個特定的部分是適用的。 對于其它是的符號的規(guī)定和結構力學中的規(guī)定大同小異

9、，讀者可以參考結構力學在此我就不再多說。 像我們學習其它軟件一樣，我們先要知道其中有哪些菜單功能，因為就像在Windows 中菜單可能是我們快速掌握軟件功能及操作的捷徑一樣，求解器中也不例外。在SM Solver界面分成兩個部分，一個是我們輸入數(shù)據用的，叫作“編輯器”，在這里我們可以進行建模，定義，計算等一些操作。另一個是輸出數(shù)據結果用的，當然主要是以圖形的形式直觀的顯示出來，叫作“觀覽器”，在這里我們不但可以看到求解器給也的最后求解答案，而在建模過程中對應我們每一步的輸入都會有相應的結果即時是顯示出來，大大方便了我們的對建模過程的了解以做及時的修正。這些方便在我們后續(xù)的學習中會慢慢的顯示出來

10、，大家也可以慢慢的感受到不解器的方便。SM Solver有Windows一樣，有讓我們方便操作的菜單命令，讓我們事半功倍，下面就詳細的說明一各個菜單。首先要介紹的是“編輯器：中菜單的功能。“編輯”菜單編輯光標顯示為一條豎線。當您鍵入命令時，該文字就顯現(xiàn)在光標位置，編輯器允許全屏幕編輯。這樣在鍵入字符前，您可以用箭頭鍵或鼠標移動光標。編輯過程中，鼠標指針作為一個“插入點”，插入點形狀象一個大寫字母I。移動鼠標，可以將插入點放在當前文檔中的任何位置；點擊鼠標，光標會立即跳到插入點處。隨后，您可以在新位置輸入命令。編輯器可以使用文本塊工作。先將光標移到某一塊的開始位置處，然后再按住Shift鍵，同時

11、用箭頭鍵移動光標，這樣您就選中了一個文本塊。文本塊可以移動，復制到剪貼板上，或刪除它。您也可以將剪貼板上的文本粘貼到您的文檔中去。當然上面說的這些是我們在用命令輸入的時候用的到的，在求解器里們完全可以用相應的鼠標點擊相當?shù)牟藛芜x項來完全整個建模和計算的過程。也許對于初學者這個更方便，但是前者卻能更深刻的來理解求解問題的過程。復原使用該命令，可以取消上一次所做的編輯。如果無編輯操作，則該命令無法使用。（類似于我們在CAD中的復原）剪切使用該命令，可以從文檔中刪除選定文字，并將其置于剪貼板上。如果未選定文字，則該命令無法使用。將文字剪切到剪貼板上，代替其中原先儲存的內容。復制使用該命令，可以將選定

12、文字復制到剪貼板上。如果未選定文字，則該命令無法使用。將文字復制到剪貼板上，代替其中原先儲存的內容。粘貼使用該命令，可以在插入點插入剪貼板上內容的備份。如果剪貼板是空的，則該命令無法使用。刪除從文檔中刪除選定的文本，但不將刪除的文本放到剪貼板中。如果想從當前文檔中刪除文本且該文本已存在于剪貼板中，可以使用“刪除”命令。查找使用該命令，可以在活動文檔中搜索指定的文字。查找下一個不需打開“查找”對話框即可重復前一個搜索動作。若選擇該命令前未使用“查找”命令，則該命令無法使用。全選使用該命令，可以選定整個文檔。時間/日期將當前的時間和日期加入文檔中。編輯器：“文件”菜單文件菜單提供了各種常見的文件操

13、作，這些菜單的使用方法和一般的Windows應用程序完全一樣，這里就不詳細介紹了。新建使用該命令，可以創(chuàng)建新文檔。打開使用該命令，可以打開某個己存在的文檔。您還可以用“窗口”菜單在打開的文檔間來回切換。SM Solver打開的文件名后綴統(tǒng)一為“.inp”關閉使用該命令，可以關閉所有包含當前活動文檔有關內容的窗口。在關閉窗口之前，SM Solver 會提示您保存對文檔所作的修改。如果關閉某一文檔而不將其保存，則自上一次保存后所作的修改將全部丟失。在關閉第一次創(chuàng)建的文檔之前，SM Solver 將顯示“另存為”對話框，提示您為文檔命名并將其保存。保存使用該命令，可以保存當前活動文檔及其當前的文檔名

14、。當您第一次保存某一文檔時，SM Solver 將顯示“另存為”對話框，以便對文檔命名。如果要將某一已有的文檔以另一個名字保存，也可選擇“另存為”命令。另存為使用該命令，可以用指定的文件名保存和命名活動文檔。打印使用該命令，可以控制文檔的打印方式并打印指定內容。退出使用該命令將退出SM Solver 本次執(zhí)行。也可以使用應用程序控制菜單中的“關閉”命令。SM Solver 將提醒您保存已作修改但尚未保存的文檔。注意這個命令是整個的退出求解器程序，用之間要保證自己的數(shù)據已經保存，否則無法恢復?！巴顺觥毕路降奈募褂谩拔募辈藛蜗路搅谐龅奈募纱蜷_以前關閉的最近的四個文件。其次要介紹的是“觀

15、覽器”菜單功能“查看”菜單總在最前這個命令使得觀覽器的窗口不會被其他窗口擋在后面，總是能在前面顯現(xiàn)出來。連續(xù)顯示根據設計文檔，一次性地將當前問題的整個結構圖形畫出。單步顯示根據設計文檔，逐行（命令行）顯示當前問題的結構圖形。單步顯示鈕按下后，工具欄的最右方將出現(xiàn)一個“停止單步顯示”鈕，可用于中斷單步顯示。暫停顯示暫時中斷結構圖形的顯示。復制到剪貼板將觀覽器中圖片復制到剪貼板，下有兩個子菜單：點位圖 將當前觀覽器中圖形以點位圖形式按原大小復制到剪貼板上。矢量圖 將當前觀覽器中圖形以矢量圖形式復制到剪貼板上。下有四個子菜單：原始大小 剪貼板上的矢量圖大小取默認值；3/4倍大小 剪貼板上的矢量圖大小

16、取3/4倍默認值；1/2倍大小 剪貼板上的矢量圖大小取1/2倍默認值；1/4倍大小 剪貼板上的矢量圖大小取1/4倍默認值；縮放改變觀覽器窗體大小時，自動按比例放大或縮小內力圖形。剪裁改變觀覽器窗體大小時，內力圖形大小及位置保持不變?？s放比率根據選定比率，放大或縮小內力圖形。顏色.使用“顏色”選項，可以改變 SM Solver 觀覽器中圖形中各組成元素的顏色設置。此時SM Solver會出現(xiàn)一個“調色板”對話窗體，它可以允許用戶控制各種圖形元素（包括背景，結點、單元、支座、荷載、結點碼、單元碼、荷載值、文本、尺寸線、單元剛度和極限彎矩等）在觀覽器中的顯示顏色。例如想將背景色改成白色的，可以首先在

17、對話窗體的“圖形元素選擇欄”中選中“背景”元素，然后按下其中的“調色板”按鈕，此時彈出一個標準的“調色板”對話框，選中白色后，按下此對話框左下方的“確定”按鈕后返回“調色板”對話窗體，此時可在“顏色效果預覽區(qū)”觀察其顏色效果，如果滿意，再按下該對話窗體下方的“確定”按鈕則可。退出關閉圖形觀覽器。觀覽器：“標注”菜單 全部標注 當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），所有的標注項（除定制編碼外）均標注出。若再次單擊此菜單時，按默認情況標注出結點碼、單元碼和內力大小。單元長度當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），在所有單元的邊上標注單元的長度。結點碼當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標

18、記），標注所有結點的編碼。單元碼當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），標注所有單元的編碼。定制結點碼當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），可以允許將指定的結點以指定的編碼標注。定制單元碼當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），可以允許將指定的單元以指定的編碼標注。抗拉剛度當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），標注所有單元的抗壓剛度值。抗彎剛度當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），標注所有單元的抗彎剛度值?？辜魟偠犬敶嗣畋贿x中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），標注所有單元的抗剪剛度值。極限彎矩當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），標注所有單元的極限彎矩值。均布質量

19、當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），標注所有單元的均布質量值。荷載大小當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），標注所有荷載的數(shù)值大小。內力大小當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），標注所有單元的最大和最小內力值。觀覽器：“顯示”菜單單元方向當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），在單元中點處標出一個箭頭用以顯示單元的方向。（單元輸入時先后有兩個結點，單元方向是指由第一個結點指向第二個結點的方向）結點當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），顯示體系所有的結點。單元當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），顯示體系所有的單元。支座當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記

20、），顯示體系所受的全部約束。荷載當此命令被選中時（其旁邊出現(xiàn)一個選中標記），顯示體系所受的全部荷載。觀覽器：“設置”菜單結點編碼形式用此命令可允許用戶選擇三種不同的結點碼的標注格式。這三種編碼形式分別是：1,2,3. ; a,b,c. 或者A,B,C.顯示幅度設置用此命令可改變位移，內力圖形的顯示幅度。此時SM Solver會出現(xiàn)一個“顯示幅度設置”對話窗體，通過改變對話窗體中的位移或某一內力的“最大值顯示單位”，可以使觀覽器中的相應的位移或內力圖形的顯示幅度增大或減小。例如觀覽器中正顯示位移圖，如果想將其顯示幅度放大，可將“最大值顯示單位”選項組中“位移”一欄的數(shù)值增大一些。另外也可以通過觀

21、覽器工具欄中的和按鈕直接來調節(jié)位移或某一內力的顯示幅度。選項.此時出現(xiàn)一個“設置選項”對話窗體，其中：“線條寬度”選擇欄中有多級選項，可以調節(jié)觀覽器中不同線形的顯示寬度，1級最細，3級最粗；“剛性單元”選擇欄可定義剛性單元并調節(jié)其線形的加寬倍數(shù)；“鉸的半徑”和“集中質量半徑”可以調節(jié)觀覽器中畫出的鉸半徑、集中質量塊半徑的大??；“標注字體大小”選擇欄可以按磅數(shù)確定觀覽器中各種標注的字號大??；“標注位置”選擇欄可以確定桿件上各種標注的相對位置；“桿件內力圖劃分段數(shù)”和“桿件變形圖劃分段數(shù)”可以確定繪制桿件內力圖、變形圖時的數(shù)據點數(shù)；數(shù)據點的采集首先保證取到圖形的關鍵點?！叭磕J”按鈕將對話框中的

22、所有參數(shù)恢復為默認值。觀覽器：“幫助”菜單目錄使用該命令，可以顯示打開的第一幅幫助屏幕。從此初始屏幕上，您可以轉到使用 SM Solver 的功能介紹和各種類型的參考信息。選擇幫助主題單擊您要查看的帶下劃線的主題。或按 TAB 鍵選定該主題，然后按輸入鍵。幫助使用方法介紹幫助系統(tǒng)使用方法。關于SM Solver使用該命令，可以顯示您使用的 SM Solver 的版本號、版權聲明以及可得到的磁盤空間和內存。說明：“編輯器”和“觀覽器”中的幫助目錄實質是一樣的，在此就只說“觀覽器”“編輯器”相同。第三部分：問題的定義上面兩個部分我們只是介紹了一下求解器的的一些基本情況，是有點啰嗦但我覺得是必須的，

23、基本的知識總是基礎，掌握了這些會以我們對用求解器對問題的描述能更加的方便自如。當然如果你以前已經接觸過SM Solver 對它是基礎情況還是比較了解的，你也完全可以略讀上面的內容。下面我們將進入問題定義的實質性問題中，我們將學習如何用SM Solver的語言來描述問題。在此我先給出一些命令語句及相應的“菜單”操作。我就在此稱它們?yōu)椤懊钪改稀薄栴}標題 TITLE, Ttext(缺省值=空行)Ttext，標題文本(小于75個字符)這個命令是在我們定義一個問題前首先應該進行的一個工作，當然你缺省了這一步對你以后對問題的定義及計算沒有什么影響，但是這是一個好的習慣，就像寫程序一樣，程序不僅僅是用來

24、給計算機運行的，而且還是會給人來看的，一個好的編程風格（主要是書寫風格）會讓人更好的理解你的問題及思路。在此也是一樣的道理。例如我現(xiàn)在我定義一個問題的名稱為 Title 1就可以這樣來寫：TITLE,Title 1結點彈簧NSPR, Sn, Stype, Sdir, Stiffx , Stiffy , StiffR Sn，支承的結點碼；Stype，支承類型，參見支座定義窗口中的圖示；Sdir，支承方向，以圖示方向為零，繞結點逆時針旋轉為正；Sdisx，x方向彈簧剛度；Sdisy，y方向彈簧剛度；SdisR，轉角方向彈簧剛度（暫無此功能）。注：彈簧支承僅支持線彈簧，暫不支持轉動彈簧，下同。這個力

25、學模型我們在結構力學中一般很少遇到，在此大家只需要做一上了解即可。定制結點碼NNUM, Nn1, Label1, Nn2, Label2, . . . 用這個命令你可以對結點碼進行定義。一般不是及常用的命令。注釋結點定制編碼定義Nn1，Nn2，. . . 結點編碼Label1, Label2, . . . 用戶定制的結點名（可為字符串）C Ctext 或 C, CtextCtest，注釋文本(小于75個字符)注：C后應至少留一空格，或加一逗號桿端彈簧ESPR, Selem, SelemEnd, Stype , Sdir ,Stiffx , Stiffy , StiffR Selem，單元編碼；

26、SelemEnd, 單元桿端；Stype，單元桿端彈簧類型；Stype=1，x方向；Stype=2，y方向；Stype=3，轉角方向；Stype=4，x方向、y方向和轉角方向；Stype=5，斜向；Sdir，彈簧支承方向，僅當Stype=5時需輸入；Sdisx，x方向的彈簧剛度；Sdisy，y方向的彈簧剛度；SdisR，轉角方向的彈簧剛度（暫無此功能）。注：同結點彈簧。如果上面所提到的結點彈簧一樣這個定義也是在你們學習結構力學中很少遇到的問題，在此也只是做簡單的了解。定制單元碼ENUM, En1, Label1, En2, Label2, . . . 單元定制編碼定義En1，En2，. . .

27、 單元編碼Label1, Label2, . . . 用戶定制的單元名（可為字符串）注：如果上面的定制結點碼一樣。變量定義 LET, VarName=Formula, VarName=Formula, .VarName，變量名Formula，算術表達式（按Fortran語言語法）注：在這里的變量的定義類似于編程語言中對變量的定義。在我們定義一個變量以后我們就可以用已經定義的這個變量來定義其它問題或者參與計算。你可能會說要是我們不用定義的變量也可以完成這些工作，在們問題規(guī)模比較小的時候這兩個似乎是沒有什么大的區(qū)別，但是當我們問題變的復雜的時候我們也許就不會有這樣的感受了。特別同一個數(shù)據多次被使用

28、或參與計算的情況下這個問題就變的越外的突出。在此我們要是再使用變量定義這個命令將會對我們的問題定義過程及以后的修改過各帶來不可估量的方便。在此我還想強調的一點是在使用一個變量時必須保證這個變量在使用之前已經被定義，并且不要重復定義同一個變量，這樣將造成混亂。下面給出一下變量定義的例子：LET,A=2,H=1.5在這樣的一個語句之后我們當我們再次用A和H的時候它們將會代表2和5，也即等同于我們使用2和5。結點荷載NLOAD, Ln, Ltype, Lsize, Ldir Ln，荷載作用的結點碼Ltype，荷載類型；Ltype=1，集中荷載，指向結點Ltype=-1，集中荷載，背離結點Ltype=

29、2，逆時針方向的集中彎矩Ltype=-2，順時針方向的集中彎矩Lsize，荷載大小Ldir，荷載方向（度），僅當Ltype=1或-1時輸入，缺省值=0單元荷載ELOAD, Ln, Ltype, Lsize1, Lsize2, Lpos1, Lpos2,Ldir Ln，荷載作用的單元碼；Ltype，荷載類型；Ltype=1 (-1)，集中荷載，指向（背離）單元；Ltype=2 (-2)，逆時（順時）針方向的集中力矩；Ltype=3 (-3)，均布荷載，指向（背離）單元；Ltype=4 (-4)，逆時（順時）針方向的均布力矩；Ltype=5 (-5)，線性荷載，指向（背離）單元；Ltype=6 (

30、-6)，逆時（順時）針方向的線性力矩；Lsize1，Lsize2，荷載大??；當Ltype=1, -1, 2, -2, 3, -3, 4, -4時，輸入Lsize1；當Ltype=5, -5, 6, -6時，輸入Lsize1及Lsize2；Lsize1，荷載起點的大??；Lsize2，荷載終點的大??；Lpos1，荷載起點至單元桿端1的距離與單元桿長的比值，缺省值=0；Lpos2，荷載起點至單元桿端1的距離與單元桿長的比值，缺省值=1；Ldir，荷載方向（度），僅當Ltype=1, 3, 5或-1, -3, -5時輸入，缺省值=0。注：這兩個命令的菜單操作順序：命令>荷載條件，即可彈出下面的窗

31、口：這個窗口中我們可以進行結點載荷載的定義，窗口上部的荷載類型給出了可以進行定義荷載的各種荷載形式。接著在下面有的選項欄可以選擇定義結點荷載還是單元荷載（對于結點和單元的定義我們將會隨后講到），接著下面是根據選擇來確定荷載具體加載的位置。類型可以根據最上面的荷載類型來進行選擇（填上相應的數(shù)字即可），然后再定義大小，再定義方向，初始默認方向就是荷載類型上面所指示的方向，若需要改變方向輸入相對的轉角即可。在這這里填入正的角度值將會逆時針轉動，負的角度值將會順時針轉動。在填寫上面的數(shù)據項以后可以單擊預覽在觀覽器里看一上定義的效果是否和問題要求相同如果不同剛可以再進行修改，如果趨同則可以單擊確定剛定義

32、成功。一次成功定義已經還可以連續(xù)定義，如果不需要則單擊關閉即可。在后面的類似窗口定義方法都具有相似性，只是具體的定義過程選項不同而已，所以以后的類似過程就不再過多的論述，只是說明一下數(shù)據填寫的關鍵部分，其它的操作請讀者參考上面的說明。結點N, Nnode, x, yNnode，結點編碼x，結點的x坐標y，結點的y坐標 注：結點定義應該說是一個最基本的定義工作，在SM Solver 任何問題的模型的建立都是在結點的基礎上的。我們看到結點定義這個命令并不抽象，至少相對于荷載定義來說。我們在定義結點的時候要注意的就是坐標的正確性，不僅僅是數(shù)據的正確還要注意與坐標系的相適應性。例如我們現(xiàn)在定義上個結點

33、他的坐標分別為1 (0,0) ，2 (2,1) ，3 (1,1.5) 。則我們輸入的命令如下：TITLE,EXAMPLEN,1,0,0N,2,2,1N,3,1,1.5相應的顯示如下：相應的菜單操作：命令>結點，可以彈出下面的窗口：在些我們選擇結點定義然后在相應的地方填寫要定義結點的數(shù)據即可進行定義，同時也進行預覽。操作如上。結點填充FILL N1, N2, Nfill, Nstart, NincrN1,N2，填充范圍(N1<N2)，缺省值為最新的兩個結點碼Nfill，要填充的結點數(shù)，缺省值=N2N11Nstart，填充結點的起始編碼，缺省值=N1+1Nincr，填充結點的編碼增量，

34、缺省值=1結點生成NGEN, Ngen, Nincr, N1, N2, N12incr, Dx, DyNgen，結點生成的操作次數(shù)Nincr，每次生成的結點碼增量N1,N2，基礎結點范圍N12incr，基礎結點的編碼增量Dx,Dy，生成結點的x, y坐標增量注：這兩個命令的菜單操作同上面的結點定義，只需要在命令選擇里選擇結點填充或結點生成即可。這兩個命令的作用是幫助我們來更快更準備的來定義結點。也就是說這兩個命令是一個輔助的命令，用我們前面介紹的結點定義命令足夠寫成這兩個命令的功能，但在很多時候會顯得啰嗦一些。我們還是應該關于運用簡單的技巧以達到事半功倍的效果。下來來分別的的對這兩個命令給出我

35、的解釋：結點填充：顧名思義“填充”即是在已經定義好的兩個結點之間再填上一些結點來完成我們結點的定義工作。在實際的定義過程中它主要起的作用是等分的在兩個結點中間來定義一些點。打個比方，我們要定義7個點，簡單的兩說它們的連線的X方向平行，第一個點的坐標為（0，0），最后一個為（6，0），那么我們就可以用下面的命令來實現(xiàn)：TITLE,EXAPLEN,1,0,0N,7,6,0FILL,1,7,5,2,1這個些命令的顯示效果如下：從這個簡單的例子中我們足以看出這個輔助命令的強大，它使我們的命令變的簡潔清晰，在大量的結點定義中節(jié)省的工作量更是可觀。其實上面這個例子的直譯命令可以直接寫成FILL也是可以的，

36、已經定義的結點為1和7，即N11，N7=7，則程序會自動的默認填充是從1結點到7結點，而填充的個數(shù)默認為N2N117115，而填充的起始點編號默認為N1+12，填充結點的編碼增量默認為1，這樣我們會發(fā)現(xiàn)這個FILL命令和FILL,1,7,5,2,1在這里的效果是完全一樣的，這樣為會更方便。但是這個的默認值并不適用任何的情況。要根據實際的情況來判斷選擇，使用不當會造成錯誤的定義，反而造成反效果。當然我們還是可以用前面說的菜單操作在窗口定義的對話框中完成上面的定義的過程，在此我給這個定義的對話框如下：由上面任何一個定義方法都可以得到下面的結果：結點生成：這個命令和上一個命令的不同點是在于上個命令是

37、在兩個已經定義好的點之間進行填充，而這個命令是在已經定義好的一個點的基礎上進行點的生成，而不僅僅被局限在兩個已經生成點的中間，這樣我們定義的自由就會更大，但是任何事物都具有兩面性，自由大了就不是那么的好把握了。相對就由于限制少了，所以我們在定義的時候所要控制的參數(shù)也就會變的多起來復雜起來。這就需要我們更有耐心和細心。下面就給出一個簡單的例子來說明這個命令的具體應用。假設我們現(xiàn)在的的問題和上面結點填充的問題一樣，要定義七個點。那我們就要用下面的定義命令：TITLL,EXAPLEN,1,0,0NGEN,6,1,1,1,1,1,0當然我們也可以用菜單的操作方式來實現(xiàn)，類似上面結點填充的定義過程，在這

38、里我們只需選擇成結點生成，再適當定義數(shù)據便完成。下面給出對話框的定義界面：由以上任何一個定義方法我們都可以得到下面的定義結果：比較以上兩個方法可以看到每一個方法都有自己的特點，前者是書寫命令簡單，容易掌握，但是在定義的時候局限性比較大，而后者的定義過程稍顯復雜，但是其定義的自由度大，相對來說功能比較強大。但是兩都都有一個共同的特點就是一般定義的點只是間距相等的。如果需要變間距的定義點，則需要多次定義或用其它的方法。因為在實際過程中要根據實據情況來選用。單元定義簡單的說單元就是一個結構中一個最小的構件，表示在這里就是把上面定義的兩個點間用一條線連接起來，這樣就形成一個單元。這里有有兩種定義方式：

39、格式一：E, N1, N2, DOF11, DOF12, DOF13, DOF21, DOF22, DOF23N1,N2，單元兩端的結點碼DOF11，單元在結點N1處的x方向自由度，缺省值=1DOF11=0，x方向自由DOF11=1，x方向與結點連結DOF12，單元在結點N1處的y方向自由度，缺省值=1DOF12=0，y方向自由DOF12=1，y方向與結點連結DOF13，單元在結點N1處的轉角方向自由度，缺省值=0DOF13=0，可轉動DOF13=1，與結點有轉動連結DOF21，單元在結點N2處的x方向自由度，缺省值=1DOF21=0，x方向自由DOF21=1，x方向與結點連結DOF22，單元

40、在結點N2處的y方向自由度，缺省值=1DOF22=0，y方向自由DOF22=1，y方向與結點連結DOF23，單元在結點N2處的轉角方向自由度，缺省值=0DOF23=0，可轉動DOF23=1，與結點有轉動連結格式二：E, N1, N2, NTYPE1, ALPHA1, NTYPE2, ALPHA2單元定義N1,N2，單元兩端的結點碼NTYPE1，單元在結點N1處的端點類型，缺省值=2NTYPE1=2，鉸結NTYPE1=3，固結NTYPE1=4，自由NTYPE1=5，豎向自由NTYPE1=6，橫向自由NTYPE1=7，斜向自由NTYPE1=8，斜向連結ALPHA1，當NTYPE1=7或8時，斜向連

41、結（或自由）的傾斜角NTYPE2，單元在結點N2處的端點類型，缺省值=2ALPHA2，當NTYPE2=7或8時，斜向連結（或自由）的傾斜角注：以上兩單元定義命令可任意混合使用，例如采用如下格式：E, N1, N2, NTYPE1, ALPHA1, DOF21, DOF22, DOF23E, N1, N2, DOF11, DOF12, DOF13, NTYPE2, ALPHA2在解釋上面的命令前我想在這里引入一個概念，虛擬剛結點。用求解器輸入一個結構體系時，首先輸入一些結點。這些結點被理解為是虛擬剛結點，即將每一個結點看作是具有3個自由度（2個平移，1個轉動）的小剛體。虛擬剛結點桿件之間連接的中

42、介。在隨后定義桿件單元時，不是去定義單元桿端和桿端的連接，而是定義桿端桿端與虛擬剛結點的連接。上桿端（整體坐標中）有三個位移自由度，為它們各自建立一個連接碼，用0和1表示：0表示不連接，1表示連接。這樣，若鞁端的連接碼為（1，1，1），則該桿端與虛擬剛結點為剛結；（1，1，0）為鉸接；（1，0，0）為水平鏈桿；（0，1，1），為定向（水平滑動）連接。對上面例子我們用直接輸入命令的方法把已經定義的結點用不同的方式連接起來：TITLE,EXAMPLEN,1,0,0EGEN,6,1,1,1,1,1,0E,1,2,1,1,0,1,1,0E,2,3,5,1,1,1E,3,4,5,5E,4,5,5,2E,

43、4,5,5,2E,5,6,3,3E,6,7,3,2對上面的單元定義做一個解釋：單元編號對應結點左邊連接右邊連接11,2鉸接鉸接22,3豎向自由固結33,4豎向自由豎向自由44,5豎向自由鉸接55,6固結固結66,7固結鉸接由上面我們可以看出下面幾個問題：1) 兩種定義方法可以單獨使用，也可以混合使用；2) 兩種方法合下來使用可以定義任何我們常見的結點方式；這樣就給了我們一個很大的自由，我們可以用上面的方法定義出我們想要的各連接方式。單元生成EGEN, Ngen, E1, E2, NincrNgen，生成次數(shù);E1, E2，基礎單元范圍;Nincr，生成中單元兩端點對應的結點碼增量;注：生成后的

44、單元剛度、質量和極限彎矩等均同基礎單元。注：由于我們有上面的結點生成命令的學習，我想單元生成命令也不會是個難題。在這我就簡單的舉個例子來簡單的說明一下即可：輸入的命令如下：對下面的結果我做下解釋，從輸入的命令來看我們并沒有一個一個的去定義結點和單元，在定義結點的時候我們用到了前面的結點生成命令NGEN在定義單元的時候我們用到了現(xiàn)在我們正在學的單元生成命令EGEN，通過實例我們不難發(fā)現(xiàn)兩個命令應用時有一個共同的特點：就是都需要預先定義一個基礎結點或基礎單元，也就是我們的基點。這一點很重要。當然在選擇基礎結點和基礎單元的時候應該根據實際情況來定，以求使問題定義變的簡潔。在上面的例題中，在定義結點時

45、我們選擇了兩個基礎結點，1點各8點，然后由這兩個基礎結點分別定義出了2，3，4，5，6，7和結點9，10，11，12，13，14兩組結點。在定義單元時候我們選擇了單元（1），即將結點1和9連接起來。然后由此定義了單元（2），（3），（4），（5），（6），（7）。 讀者可以在這個題的基礎上把其它結點連成單元，來熟悉一下。尺寸線DIM, Pos, a1, a2, italic, bold , FontSize , x1, y1, Label1, x2, y2 , Label2, x3, y3 , ?Pos，標注位置：1在線之上，2在線之下；a1, a2, 上、下引線長；italic, bold,

46、 是否斜體、粗體，1為是、0為否；FontSize, 字體大?。ò酰粁1, y1, x2, y2, 尺寸線起始和終止（整體）坐標；Label1，尺寸線標注字符串。文本TXT, x, y, String, italic, bold , FontSizex，y, 文本左上角的位置（整體）坐標；String, 文本字符串；italic, bold , 是否斜體、粗體，是為1，否為0；FontSize, 字體大?。ò酰?。單元溫度改變ETLOD, ElemStart, ElemEnd, T0, dT, Talpha, HightElemStart，單元起始碼ElemEnd, 單元結束碼T0，單元桿件中

47、面的溫度dT，單元桿件上下表面溫差：T上表面T下表面Talpha線膨脹系數(shù)Height截面的高度（限矩形截面）以上三個命令一般不太常用到，具體的用法也比較簡單，可以自行研究。再此我就不多說了。在這里我想應該來做一個小結了，上面的部分基本上都說的是如何去定義一個結構，我們從一個結點的的定義開始，把結點連接起來成為單元，這個單元和單元之間也是可以用不同的方法來連接的，所以有單元就可以組成我們要的結構模型。我們建立模型的目的是為了進行力學計算和分析。那下來那我們至此已經建立起來了模型是不是就可以來進行計算分析了呢？還是不要著急，因為在這兩件不之間還有一個重要的步驟必要完成，否則我們的計算就是沒有意義

48、的。這件事是什么呢，就是我們下來要說的一些其它的定義。比如材料性質的定義，及其它參數(shù)的定義這些都是必不可少的。單元材料性質ECHAR, ElemStart, ElemEnd, EA, EI, m, Mu, GAEelemStart，單元起始碼EelemEnd，單元結束碼EA，單元抗拉剛度EI，單元抗彎剛度m, 單元的均布質量Mu, 單元的極限彎矩GA, 單元的抗剪剛度注：對上面的命令的格式理解我想應該沒有什么問題，這里就是要注意在分清各數(shù)據的區(qū)別，即把材料的各種參數(shù)數(shù)據要對應的輸入正確。否則得不到正確的結果。在結構力學中還有一個重要概念自由度。下面就來說一下自由度在求解器的的有關定義。公共自由

49、度COME, NComElem, (Nelem_i, ElemEnd_i, DOF_i , Alpha_i, i=1, NComElem) NComelem，具有公共位移的單元數(shù)Nelem，單元編碼ElemEnd，單元桿端編碼DOF, 具有公共位移的自由度DOF=1，x方向DOF=2，y方向DOF=3，轉角方向DOF=4，x方向、y方向和轉角方向DOF=5，斜向Alpha, 自由度的傾斜方向，僅當DOF=5時需輸入自振頻率參數(shù)FREQ, Nfreq, FreqStart, Tol頻率計算參數(shù)定義Nfreq，欲求的頻率數(shù)目FreqStart, 頻率起始階數(shù)Tol，精度誤差限屈曲荷載參數(shù)CRIT,

50、 Ncrit, CritStart, Tol屈曲荷載計算參數(shù)定義Ncrit，欲求的頻率數(shù)目CritStart, 屈曲荷載起始階數(shù)Tol，精度誤差限結點支承NSUPT, Sn, Stype, Sdir, Sdisx, Sdisy, SdixRSn，支座的結點碼Stype，支座類型，參見支座定義窗口中的圖示Sdir，支座方向，以圖示方向為零，繞結點逆時針旋轉為正Sdisx, x方向的支座位移，缺省值=0Sdisy, y方向的支座位移，缺省值=0SdisR, 轉角方向的支座位移，缺省值=0極限荷載參數(shù)LIMIT, TolTol，精度誤差限桿端支承ESUPT, Selem, SelemEnd, Sty

51、pe, Sdir, Sdisx, Sdisy, SdixRSelem，單元編碼SelemEnd, 單元桿端Stype，單元桿端約束類型Stype=1，x方向Stype=2，y方向Stype=3，轉角方向Stype=4，x方向、y方向和轉角方向Stype=5，斜向Sdir，支座方向，僅當Stype=5時需輸入Sdisx, x方向的支座位移，缺省值=0Sdisy, y方向的支座位移，缺省值=0SdisR, 轉角方向的支座位移，缺省值=0影響線參數(shù)IL, LoadDOF, En, pos, FdofLoadDOF，單位荷載的方向（整體坐標）：1為水平、2為豎直、3為轉角；En，單元碼；pos，單元上

52、的截面位置：距桿端1的距離與桿長L之比；Fdof，欲求影響線的內力自由度（局部坐標）：1為軸力、2為剪力、3為彎矩?？梢赃@樣來說，到這里我們對結構問題的描述已經基本完成，如果你的定義過各是正確的，那么恭喜你，你剩下的問題就是計算問題了。下面我們就來專門講計算的問題，我們以上的工作都是為了這一步，那就要好好看了。第四部分：結構計算對于工程問題，計算的過程是很重要的，而過程中很重要的一個方面是計算的步驟，一個好的計算步驟可以讓人思路清晰，也會對計算的結果有一定的保證，所以我們要行重視計算的步驟。下面先說一下計算步驟，對于具體的計算操作我們后面會給出一些例題，在那里會有適當?shù)闹v解讀者可以在后面體會。

53、這里的只是一些通用且簡略計算步驟。計算步驟：(1)在“命令”菜單中選擇問題定義，確定開始一個新問題，并輸入問題標題；也可直接用命令行輸入問題標題（這一步也可省略，即不輸入標題）；(2)在“命令”菜單中輸入有關的結點坐標、單元組成、單元有關參數(shù)、荷載參數(shù)及支座參數(shù)；或直接用命令行輸入以上有關參數(shù)；(3)可在“命令”菜單選擇變量定義；或直接用命令行輸入有關變量，方便計算；(4)在“求解”菜單中設置求解路徑（一般不用設置，采用缺省值即可）；(5)在“求解”菜單中選擇幾何組成、內力計算或位移計算等命令，可進行分析計算；(6)若欲觀看結構圖，可在“查看”菜單中選擇“觀覽器”命令；(7)若欲保存文檔，可在

54、“文件”菜單中選擇“保存”命令或“另存為”命令將該文件保存；(8)若欲對存在磁盤文件中的某設計做修改，可在“文件”菜單中選擇“打開”命令將該文件調入，然后可仿照上述步驟對設計參數(shù)進行修改更新。為了方便對定義命令的理解和忘記下面給出相關命令的中英文對照。希望對大家的學習有所幫助：中英文命令對照TITLE問題標題（暫不采用中文命令） C注釋（暫不采用中文命令） END結束問題 （暫不采用中文命令） LET變量定義N結點FILL結點填充NGEN結點生成E單元EGEN單元生成NSUPT結點支承ESUPT桿端支承NSPR結點彈簧ESPR桿端彈簧NLOAD結點荷載ELOAD單元荷載ETLOD單元溫度改變ECHAR單元材料性質FREQ自振頻率參數(shù)CRIT屈曲荷載參數(shù)LIMIT極限荷載參數(shù)IL影響線參數(shù)NNUM定制結點碼 ENUM定制單元碼 TXT文本DIM尺寸線 第五部分：例題這個單元主要是