MIDAS-Civil橋梁工程計算培訓(xùn)文稿

1、MIDAS/Civil培訓(xùn)Midas/Civil培訓(xùn)內(nèi)容 一、一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹軟件介紹及菜單介紹 1. 1.軟件介紹軟件介紹 2.2.菜單介紹菜單介紹二、二、Midas/Civil 計算分析說明計算分析說明 1.1.常用單元介紹常用單元介紹 2. 2.常用邊界條件介紹常用邊界條件介紹三、三、Midas/Civil 靜力分析靜力分析 1. 1.蓋梁托架力學(xué)分析蓋梁托架力學(xué)分析 2. 2.鋼管支架力學(xué)分析鋼管支架力學(xué)分析 3. 3.鋼圍堰力學(xué)分析鋼圍堰力學(xué)分析四、四、Midas/Civil 建模注意事項小結(jié)建模注意事項小結(jié)一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹

2、MIDAS系列軟件是以有限元為理論基礎(chǔ)開發(fā)的分析和設(shè)計軟件。早在1989年韓國浦項集團成立CAD/CAE研發(fā)機構(gòu)開始專門研發(fā)MIDAS系列軟件，于2000年9月正式成立Information Technology Co., Ltd.(簡稱MIDAS IT)。目前MIDAS系列軟件包含建筑（Gen），橋梁(Civil)，巖土隧道(GTS)，機械(MEC)，基礎(chǔ)( S D S ) ， 有 限 元 網(wǎng) 格 劃 分 ( F X + ) ， M i d a s / F E A 等 多 種 軟 件 。1.1.Midas/Civil 軟件介紹軟件介紹一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹鋼管支架鋼管

3、支架一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹液壓爬模液壓爬模一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹空心板抽芯內(nèi)?？招陌宄樾緝?nèi)模一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹蓋梁托架（銷棒法）蓋梁托架（銷棒法）一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹架橋機主梁架橋機主梁一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹棧橋靜力分析棧橋靜力分析一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹混凝土水化熱分析混凝土水化熱分析一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹( (一一) ) 特點：特點： * *提供菜單交互式、表格輸入、導(dǎo)入提供菜單交互式、表格輸入、導(dǎo)入CADCAD等靈活多

4、樣的建模功能。等靈活多樣的建模功能。* *提供剛構(gòu)橋、板型橋、箱梁橋、頂推法橋梁、懸臂法橋梁、移動支架提供剛構(gòu)橋、板型橋、箱梁橋、頂推法橋梁、懸臂法橋梁、移動支架/ /滿堂支滿堂支架法橋梁、懸索橋、斜拉橋的建模助手。架法橋梁、懸索橋、斜拉橋的建模助手。* *提供中國、美國、英國、德國、歐洲、日本、韓國等國家的材料和截面數(shù)據(jù)庫，提供中國、美國、英國、德國、歐洲、日本、韓國等國家的材料和截面數(shù)據(jù)庫，以及混凝土收縮和徐變規(guī)范和移動何在規(guī)范。以及混凝土收縮和徐變規(guī)范和移動何在規(guī)范。* *提供桁架、一般梁提供桁架、一般梁/ /邊截面梁、平面應(yīng)力邊截面梁、平面應(yīng)力/ /平面應(yīng)變、只受拉平面應(yīng)變、只受拉/

5、/只受壓、鉤、索、只受壓、鉤、索、板、實體單元等工程實際時所需的各種有限元模型。板、實體單元等工程實際時所需的各種有限元模型。* *提供靜力分析、動力分析、靜提供靜力分析、動力分析、靜/ /動力彈塑性分析、幾何非線形分析、優(yōu)化索力、動力彈塑性分析、幾何非線形分析、優(yōu)化索力、屈曲分析、移動荷載分析（影響線屈曲分析、移動荷載分析（影響線/ /影響面分析）、支座沉降分析、施工階段分析、影響面分析）、支座沉降分析、施工階段分析、聯(lián)合截面施工階段分析等功能。聯(lián)合截面施工階段分析等功能。* *在后處理中，可以根據(jù)設(shè)計規(guī)范自動生成荷載組合，也可以添加和修改荷載組合。在后處理中，可以根據(jù)設(shè)計規(guī)范自動生成荷載組

6、合，也可以添加和修改荷載組合。* *可以輸出各種反力、位移、內(nèi)力和應(yīng)力的圖形、表格和文本?？梢暂敵龈鞣N反力、位移、內(nèi)力和應(yīng)力的圖形、表格和文本。* *可在進行結(jié)構(gòu)分析后對多種形式的梁、柱截面進行設(shè)計和驗算?？稍谶M行結(jié)構(gòu)分析后對多種形式的梁、柱截面進行設(shè)計和驗算。 一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹（二）適用范圍：（二）適用范圍： 主要適用于橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、工業(yè)建筑主要適用于橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、工業(yè)建筑、大壩、港口等結(jié)構(gòu)的分析大壩、港口等結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計。與設(shè)計。 特別是針對橋梁結(jié)構(gòu)，特別是針對橋梁結(jié)構(gòu)，MIDAS/CivilMIDAS/Civil結(jié)合國內(nèi)的規(guī)范與習(xí)慣，在建模、分

7、結(jié)合國內(nèi)的規(guī)范與習(xí)慣，在建模、分析、后處理、設(shè)計等方面提供了很多的便利的功能，目前已為各大公路、鐵析、后處理、設(shè)計等方面提供了很多的便利的功能，目前已為各大公路、鐵路部門的設(shè)計院所采用。路部門的設(shè)計院所采用。 一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹Midas/Civil 界面界面前處理前處理建模、加載、邊界條件建模、加載、邊界條件后處理后處理計算結(jié)果、計算結(jié)果、RC設(shè)計、設(shè)計、PSC設(shè)計等設(shè)計等求解求解（三）分析框圖：（三）分析框圖：計算原理、軟件操作計算原理、軟件操作一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹1) 設(shè)置操作環(huán)境設(shè)置操作環(huán)境: 2D或或3D結(jié)構(gòu)、單位體系等。結(jié)構(gòu)、單

8、位體系等。2) 定義材料和截面定義材料和截面 定義截面定義截面: 矩形、圓形、箱型、工字型、變截面等矩形、圓形、箱型、工字型、變截面等 定義材料的時間依存性并連接定義材料的時間依存性并連接: 混凝土、鋼絞線、鋼材等；設(shè)置材料收縮徐變特性?；炷?、鋼絞線、鋼材等；設(shè)置材料收縮徐變特性。3)建立結(jié)構(gòu)模型：定義節(jié)點、單元（梁單元、桁架單元、只受拉建立結(jié)構(gòu)模型：定義節(jié)點、單元（梁單元、桁架單元、只受拉/壓單元）、變截面組等。壓單元）、變截面組等。4)定義結(jié)構(gòu)組、邊界條件組和荷載組：主要是用于施工階段分析中，按階段激活響應(yīng)的結(jié)定義結(jié)構(gòu)組、邊界條件組和荷載組：主要是用于施工階段分析中，按階段激活響應(yīng)的結(jié)

9、構(gòu)、邊界及荷載。構(gòu)、邊界及荷載。5)輸入邊界條件：定義結(jié)構(gòu)的外邊界條件以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部的連接。輸入邊界條件：定義結(jié)構(gòu)的外邊界條件以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部的連接。6)輸入荷載：包括施工荷載、永久荷載、活荷載、溫度荷載、車輛荷載、支座沉降、預(yù)應(yīng)輸入荷載：包括施工荷載、永久荷載、活荷載、溫度荷載、車輛荷載、支座沉降、預(yù)應(yīng) 力荷載等。力荷載等。7)輸入鋼束特性值：定義預(yù)應(yīng)力鋼束的特性的種類（輸入鋼束特性值：定義預(yù)應(yīng)力鋼束的特性的種類（15-7，15-9等）等） 輸入鋼束形狀：定義主梁預(yù)應(yīng)力鋼束形狀輸入鋼束形狀：定義主梁預(yù)應(yīng)力鋼束形狀 輸入鋼束預(yù)應(yīng)力荷載：輸入預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉力，常按鋼絞線強度的輸入鋼束預(yù)應(yīng)力荷載：輸入

10、預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉力，常按鋼絞線強度的0.75倍計入。倍計入。8)定義施工階段：選擇合適的結(jié)構(gòu)組、邊界組和荷載組定義施工階段定義施工階段：選擇合適的結(jié)構(gòu)組、邊界組和荷載組定義施工階段9)輸入移動荷載數(shù)據(jù)：輸入活荷載信息，包括汽車荷載和人群荷載。輸入移動荷載數(shù)據(jù)：輸入活荷載信息，包括汽車荷載和人群荷載。10)輸入值沉降荷載數(shù)據(jù)：輸入邊界的支座沉降情況。輸入值沉降荷載數(shù)據(jù)：輸入邊界的支座沉降情況。11)定義分析控制數(shù)據(jù)。定義分析控制數(shù)據(jù)。12)運行分析運行分析A.一般分析步驟一般分析步驟一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹B. 運行求解運行求解線性聯(lián)立方程組的求解方法就是如式（線性聯(lián)立方程

11、組的求解方法就是如式（2.1.1）所示求解線性矩陣的解）所示求解線性矩陣的解u的方法。的方法。 K u = p ( 2 . 1 . 1 )線性聯(lián)立方程組的解法不僅適用于線性分析，對于特征值、屈曲、動力分析、非線性聯(lián)立方程組的解法不僅適用于線性分析，對于特征值、屈曲、動力分析、非線性分析等幾乎所有分析都可以適用。求解方法可分為直線法和迭代法兩種類型。線性分析等幾乎所有分析都可以適用。求解方法可分為直線法和迭代法兩種類型。MIDAS/CivilMIDAS/Civil中可供使用額求解方法如下：中可供使用額求解方法如下：直接解法直接解法天際線法天際線法多波前法多波前法迭代解法迭代解法共軛梯度法共軛梯度

12、法ILUTILUT前置條件前置條件JacobiJacobi前置條件前置條件廣義最小殘余法廣義最小殘余法ILUTILUT前置條件前置條件JacobiJacobi前置條件前置條件一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹1) 1)通過圖形查看內(nèi)力和應(yīng)力通過圖形查看內(nèi)力和應(yīng)力2) 2)定義荷載組合定義荷載組合3) 3)查看單項荷載下的內(nèi)力查看單項荷載下的內(nèi)力4) 4)查看荷載組合條件下的內(nèi)力和應(yīng)力查看荷載組合條件下的內(nèi)力和應(yīng)力5)RC5)RC設(shè)計計算結(jié)果、設(shè)計計算結(jié)果、PSCPSC設(shè)計計算結(jié)果設(shè)計計算結(jié)果等等等等C 后處理后處理一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹2.Midas/Civ

13、il 菜單介紹菜單介紹（1）菜單系統(tǒng)）菜單系統(tǒng)一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹主菜單：主菜單： MIDAS/Civil內(nèi)所有功能的指示命令和快捷鍵樹形菜單：樹形菜單：從模型的輸入到分析、結(jié)果分析、各種表格及群的設(shè)定狀態(tài)等都按 照樹形結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)地整理。不僅是熟練的用戶還是初次使用的 用戶，都可以就所需的內(nèi)容得到指示或打開相關(guān)的對話窗口，從而 可以有效而準(zhǔn)確的進行操作。另外，在工作樹中可以一目了然地對 目前的模型數(shù)據(jù)輸入狀況進行確認(rèn)，并提供了可以對其進行修改的 拖放方式的建模功能。關(guān)聯(lián)菜單：關(guān)聯(lián)菜單：為了能夠做到最少地移動鼠標(biāo)，而提供的通過在操作窗口點擊鼠標(biāo) 的右鍵來顯示與操作內(nèi)

14、容相關(guān)的各項功能或經(jīng)常使用的功能的菜單 系統(tǒng)。模型窗口：模型窗口：使用MIDAS/Civil的GUI（Graphic User Interface）功能建模、結(jié)果 分析的操作窗口。 在模型窗口中，不僅可以展示一般形態(tài)的模型，而且 還可以將模 型和分析結(jié)果通過使用去除隱藏線、調(diào)整明暗、照明、顏色分離處 理等功能展示渲染畫面，另外，它所提供的動態(tài)查看功能能夠展示 各種動態(tài)的視覺效果。一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹表格窗口：表格窗口：是將各種數(shù)據(jù)的輸入和分析結(jié)果以Spread sheet形式表格化了的窗口信息窗口：信息窗口：顯示在建模過程中所需的各種提示，警告或者錯誤信息的窗口狀態(tài)條

15、：狀態(tài)條： 為提高效率所提供的各種坐標(biāo)系狀況、單位變更、過濾選擇功能， 快速查詢功能、單元捕捉狀態(tài)的調(diào)整功能等。工具條和圖工具條和圖標(biāo)菜單：標(biāo)菜單：為了能夠快速地導(dǎo)入經(jīng)常使用的功能，MIDAS/Civil提供 將各項功能形象化了的圖標(biāo)菜單。各圖標(biāo)從屬于各種類似功能圖標(biāo) 群的工具條內(nèi)一、Midas/Civil 軟件介紹及菜單介紹（2）操作環(huán)境設(shè)定）操作環(huán)境設(shè)定單位系的設(shè)單位系的設(shè)定或變更：定或變更：MIDAS/Civil基于對操作狀況和輸入數(shù)據(jù)特點的考慮，基于對操作狀況和輸入數(shù)據(jù)特點的考慮， 可以對單位系進行任意變更或者同時使用幾個單位系，可以對單位系進行任意變更或者同時使用幾個單位系， 比如，

16、在輸入位置時使用比如，在輸入位置時使用“m”的單位，而在輸入界面時的單位，而在輸入界面時 可變更為可變更為“mm”的單位，另外，可在輸入時使用的單位，另外，可在輸入時使用“SI”的的單單 位，而在輸出分析結(jié)果是使用位，而在輸出分析結(jié)果是使用“English”的單位。的單位。 對于溫度的單位無需另行設(shè)定，只要將單位同意后輸入對于溫度的單位無需另行設(shè)定，只要將單位同意后輸入 即可。由長度單位和力的單位組合而成的彎矩、應(yīng)力或彈即可。由長度單位和力的單位組合而成的彎矩、應(yīng)力或彈 性系數(shù)等單位，程序會根據(jù)長度和力的單位自動地進行組性系數(shù)等單位，程序會根據(jù)長度和力的單位自動地進行組 合。合。 在設(shè)定或變更

17、單位體系時，可以使用在設(shè)定或變更單位體系時，可以使用工具工具單位體系單位體系，也，也 可以使用畫面下端的可以使用畫面下端的狀態(tài)條狀態(tài)條的單位變更功能的單位變更功能二、Midas/Civil 計算分析說明1.常用單元介紹桁架單元、梁單元/變截面梁單元、板單元、實體單元二、Midas/Civil 計算分析說明2.常用邊界介紹二、Midas/Civil 計算分析說明二、Midas/Civil 計算分析說明二、Midas/Civil 計算分析說明二、Midas/Civil 計算分析說明二、Midas/Civil 計算分析說明二、Midas/Civil 計算分析說明二、Midas/Civil 計算分析說

18、明 彈性連接是一種具有彈性連接是一種具有6 6自由度，類似于梁單元的彈簧單元，彈性連接由兩個節(jié)自由度，類似于梁單元的彈簧單元，彈性連接由兩個節(jié)點構(gòu)成，構(gòu)成彈性連接的兩個節(jié)點作用相當(dāng)，它們之間的節(jié)點相對變形由彈性連接點構(gòu)成，構(gòu)成彈性連接的兩個節(jié)點作用相當(dāng)，它們之間的節(jié)點相對變形由彈性連接的剛度決定。當(dāng)彈性連接剛度選擇為的剛度決定。當(dāng)彈性連接剛度選擇為“剛性剛性”時，其彈性連接剛度不是無窮大，而時，其彈性連接剛度不是無窮大，而是整個模型中最大剛度的是整個模型中最大剛度的100,000100,000倍。倍。二、Midas/Civil 計算分析說明二、Midas/Civil 計算分析說明二、Midas

19、/Civil 計算分析說明剛性連接是節(jié)點自由度耦合的一種方式，通過建立節(jié)點之間的自由度耦合方剛性連接是節(jié)點自由度耦合的一種方式，通過建立節(jié)點之間的自由度耦合方程，使得主節(jié)點與從節(jié)點始終保持位移之間的約束關(guān)系。一個剛性連接由一程，使得主節(jié)點與從節(jié)點始終保持位移之間的約束關(guān)系。一個剛性連接由一個主節(jié)點，一個或多個從屬節(jié)點構(gòu)成，主從節(jié)點間的相對位移由剛性連接的個主節(jié)點，一個或多個從屬節(jié)點構(gòu)成，主從節(jié)點間的相對位移由剛性連接的約束內(nèi)容決定。如果約束內(nèi)容只有平動自由度，則主從節(jié)點間無相對位移，約束內(nèi)容決定。如果約束內(nèi)容只有平動自由度，則主從節(jié)點間無相對位移，如果約束內(nèi)容既有平動自由度也有轉(zhuǎn)動自由度，則主

20、從節(jié)點因發(fā)生相同的轉(zhuǎn)如果約束內(nèi)容既有平動自由度也有轉(zhuǎn)動自由度，則主從節(jié)點因發(fā)生相同的轉(zhuǎn)動位移而導(dǎo)致主從節(jié)點間有相對平動位移。動位移而導(dǎo)致主從節(jié)點間有相對平動位移。三、Midas/Civil 靜力分析算例：算例： 1.蓋梁托架力學(xué)分析蓋梁托架力學(xué)分析 2.鋼管支架力學(xué)分析鋼管支架力學(xué)分析 3.鋼圍堰力學(xué)分析鋼圍堰力學(xué)分析四、Midas/Civil 建模注意事項小結(jié)1.MIDAS1.MIDAS建模建模前要對要設(shè)計或者計算的結(jié)構(gòu)物有大概的了解，對不熟悉的前要對要設(shè)計或者計算的結(jié)構(gòu)物有大概的了解，對不熟悉的方案設(shè)計前方案設(shè)計前要查閱資料，從網(wǎng)絡(luò)上或者技術(shù)資料庫中查找相似的方案熟要查閱資料，從網(wǎng)絡(luò)上或者

21、技術(shù)資料庫中查找相似的方案熟悉個大概，同悉個大概，同時可以用時可以用AutoCADAutoCAD（或者（或者MIDASMIDAS、PROEPROE、UGUG、SolidworksSolidworks、3Dmax3Dmax等軟件等軟件）建立）建立3D3D模型直觀了解方案中要涉及到的結(jié)構(gòu)。模型直觀了解方案中要涉及到的結(jié)構(gòu)。2.2.建模過程建模過程中及時將的節(jié)點單元等建模元素進行分組，方便后續(xù)的建模中及時將的節(jié)點單元等建模元素進行分組，方便后續(xù)的建模操作。操作。3.3.建模中熟建模中熟練使用常用快捷鍵有助于提高建模效率。練使用常用快捷鍵有助于提高建模效率。例如：鈍化例如：鈍化（Ctrl+F2Ctrl+F2）、激活）、激活(F2)(F2)和全部激活（和全部激活（Ctrl+ACtrl+A）工具；查詢）工具；查詢（F4F4）、運）、運行（行（F5F5）、消隱（）、消隱（Ctrl+HCtrl+H）、觀察縮小后的情況（）、觀察縮小后的情況（Ctrl+KCtrl+K）; ;4.