midas梁?jiǎn)卧鍐卧獙?shí)體單元懸臂梁模型的建立結(jié)構(gòu)分析

1、midas梁?jiǎn)卧鍐卧皩?shí)體單元懸臂梁模型的建立及結(jié)構(gòu)剖析midas梁?jiǎn)卧鍐卧皩?shí)體單元懸臂梁模型的建立及結(jié)構(gòu)剖析22/22midas梁?jiǎn)卧鍐卧皩?shí)體單元懸臂梁模型的建立及結(jié)構(gòu)剖析梁?jiǎn)卧?、板單元及?shí)體單元懸臂梁北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司目錄簡(jiǎn)要設(shè)定操作環(huán)境輸入資料和截面數(shù)據(jù)定義資料定義截面定義厚度2建立懸臂梁模型輸入梁?jiǎn)卧斎氚鍐卧斎雽?shí)體單元更正單元坐標(biāo)系切割單元輸入界線條件8輸入荷載運(yùn)行結(jié)構(gòu)剖析查察剖析結(jié)果查察反力查察變形和位移查察內(nèi)力查察應(yīng)力簡(jiǎn)要本例題介紹使用梁?jiǎn)卧?、板單元、?shí)體單元來(lái)建立懸臂梁，并查察各種單元剖析結(jié)果的方法。模型如圖1所示，截面為長(zhǎng)方形(0.4mx1m)，長(zhǎng)20m。固定

2、端長(zhǎng):20m梁?jiǎn)卧鍐卧?.4m資料:C301m實(shí)體單元圖1.懸臂梁模型設(shè)定操作環(huán)境打開新項(xiàng)目(新項(xiàng)目)，保存(保存)為Cantilever.mcb。文件/新項(xiàng)目文件/保存(懸臂梁)單位系統(tǒng)做以下設(shè)置。工具/單位系統(tǒng)長(zhǎng)度m;力tonf輸入資料和截面數(shù)據(jù)定義資料模型/資料和截面特點(diǎn)/資料種類混凝土;規(guī)范GB-Civil(RC);數(shù)據(jù)庫(kù)30定義截面使用UserType，輸入實(shí)腹長(zhǎng)方形截面(0.4m1m)。模型/資料和截面特點(diǎn)/截面數(shù)據(jù)庫(kù)/用戶名稱SR;截面種類實(shí)腹長(zhǎng)方形截面對(duì)于面內(nèi)厚度和面外厚度的說(shuō)明請(qǐng)參照在線幫助手冊(cè)。圖4.用戶;H(0.4);B(1)定義厚度模型/資料和截面特點(diǎn)/厚度數(shù)值厚度號(hào)

3、(1);面內(nèi)和面外(0.4)圖2.定義資料圖3.定義截面定義厚度建立懸臂梁模型輸入梁?jiǎn)卧褂脭U(kuò)展功能建立梁?jiǎn)卧?。?biāo)準(zhǔn)視圖,自動(dòng)對(duì)齊(開),號(hào)(開)模型/節(jié)點(diǎn)/建立坐標(biāo)(0,0,0)模型/單元/擴(kuò)展單元全選擴(kuò)展種類節(jié)點(diǎn)線單元單元屬性單元種類梁資料1:30;截面1:SRAngle(0)生成形式復(fù)制和搬動(dòng);復(fù)制和搬動(dòng)等間距dx,dy,dz(20,0,0);單元;Beta復(fù)制次數(shù)(1)圖5.輸入梁?jiǎn)卧x擇刪除的話，復(fù)制的梁?jiǎn)卧粩U(kuò)展后會(huì)自動(dòng)被刪除。選擇搬動(dòng)的話，該梁?jiǎn)卧獣?huì)搬動(dòng)到生成的板單元的尾端。輸入板單元第一將梁?jiǎn)卧獜?fù)制到板單元的輸入地址后，經(jīng)過(guò)擴(kuò)展功能將梁?jiǎn)卧獢U(kuò)展成板單元。模型/單元/復(fù)制和搬動(dòng)選

4、擇最新建立的個(gè)體形式復(fù)制搬動(dòng)和復(fù)制等間距;dx,dy,dz(0,0.5,-2)復(fù)制次數(shù)(1)模型/單元/擴(kuò)展單元選擇最新建立的個(gè)體擴(kuò)展種類線單元平面單元目標(biāo)搬動(dòng)(on)單元屬性單元種類板單元資料1:30;厚度1:0.4生成形式復(fù)制和搬動(dòng)復(fù)制和搬動(dòng)等間距dx,dy,dz(0,-1,0);復(fù)制次數(shù)(1)圖6.利用復(fù)制的梁?jiǎn)卧鍐卧斎雽?shí)體單元使用同樣的方法，將板單元復(fù)制到實(shí)體單元的輸入地址后，經(jīng)過(guò)擴(kuò)展功能將板單元擴(kuò)展成實(shí)體單元。模型/單元/復(fù)制和搬動(dòng)選擇最新建立的個(gè)體模型復(fù)制復(fù)制和搬動(dòng)等間距;dx,dy,dz(0,0,-1.5)復(fù)制次數(shù)(1)模型/單元/擴(kuò)展單元選擇近來(lái)建立的個(gè)體擴(kuò)展種類平面單

5、元實(shí)體單元目標(biāo)搬動(dòng)(on)單元屬性單元種類實(shí)體資料1:30生成種類復(fù)制和搬動(dòng)復(fù)制和搬動(dòng)等間距dx,dy,dz(0,0,-0.4);次數(shù)(1)復(fù)制圖7.輸入實(shí)體單元模型更正單元坐標(biāo)系單元的內(nèi)力是以相應(yīng)單元的單元坐標(biāo)系為準(zhǔn)輸出的，因此合適地賞賜單元坐標(biāo)系，可使查察結(jié)果變得更為方便本例題中使用ChangeElementParameters功能將全部單元的坐標(biāo)系更正為一致的單元坐標(biāo)系。顯示模型/單元局部坐標(biāo)軸(開)單元/更正單元參數(shù)全選參數(shù)種類更正單元坐標(biāo)軸模型參照單元(1)與參照單元對(duì)齊坐標(biāo)軸優(yōu)先序次1st(Loc-z);2nd(Loc-y)更正前更正后圖8.更正板單元和實(shí)體單元的單元坐標(biāo)系切割單元

6、板單元和實(shí)體單元的大小會(huì)影響剖析結(jié)果的精度。這里將板單元按單元坐標(biāo)系的x方向切割成20份，將實(shí)體單元按單元坐標(biāo)系的x,y方向分別切割成40份和2份。模型/單元/切割單元單項(xiàng)選擇(單元:3)切割單元種類平面;x方向切割數(shù)量(20)y方向切割數(shù)量(1)單項(xiàng)選擇(單元:5)切割單元種類實(shí)體;x方向切割數(shù)量(40)y方向切割數(shù)量(2)等間距等間距z方向切割數(shù)量(1)顯示單元局部坐標(biāo)軸(off)圖9.被切割的板單元和實(shí)體單元輸入界線條件實(shí)體單元沒有旋轉(zhuǎn)自由度，因此不需約束。但由于是和其他單元一同定義界線條件，因此方便拘束所有自由度。輸入各單元模型的界線條件（固定端）。模型/界線條件/一般支撐平面選擇平面

7、YZ平面;X坐標(biāo)(0)選擇增加支撐條件種類D-All(開),R-All(開)圖10.輸入懸臂梁的界線條件輸入荷載對(duì)于梁?jiǎn)卧褂肊lementBeamLoads功能，對(duì)于板單元和實(shí)體單元使用PressureLoads功能按懸臂梁的重力方向(GCSZ軸)輸入1tonf/m的均布荷載。荷載工況1:UL-Beam荷載工況2:UL-Plate荷載工況3:UL-Solid荷載/靜力荷載工況名稱(UL-Beam);種類用戶定義的荷載名稱(UL-Plate);種類用戶定義的荷載名稱(UL-Solid);種類用戶定義的荷載圖11.定義荷載工況使用ElementBeamLoads功能輸入梁?jiǎn)卧木己奢d。荷載/梁

8、單元荷載單項(xiàng)選擇(單元:1)荷載工況名稱UL-Beam荷載種類均布荷載方向整體坐標(biāo)系Z;投影No;數(shù)值相對(duì)值x1(0);x2(1);w(-1)圖12.梁?jiǎn)卧己奢d使用PressureLoads功能輸入板單元的均布荷載。荷載/壓力荷載多邊形選擇(單元:全部板單元)荷載工況名稱UL-Plate;選擇增加單元種類板平面應(yīng)力單元（面）壓力面選擇單元方向整體坐標(biāo)系Z;投影No荷載均布;P1(-1)圖13.輸入板單元的均布荷載用鼠標(biāo)指定實(shí)體單元上端的任意節(jié)點(diǎn)，就會(huì)自動(dòng)輸入要選擇的平面的Z坐標(biāo)-3.5。選擇加載方式時(shí)若選擇單元的話，需指定單元的加載面。在圖4左側(cè)的樹形菜單中，單元種類選擇實(shí)體單元后選綱領(lǐng)加

9、載的單元的話，單元加運(yùn)行結(jié)構(gòu)剖析載面就會(huì)按虛線顯示，若加載面不符，可經(jīng)過(guò)變換壓力面#來(lái)調(diào)整。使用PressureLoads功能輸入實(shí)體單元的均布荷載。實(shí)體單元輸入壓力荷載時(shí)對(duì)于加載面可選擇以節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)和以單元為準(zhǔn)兩種方式，這里選擇以節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)選擇加載面。荷載/壓力荷載平面選擇5)平面X-Y平面;Z坐標(biāo)(-3.荷載工況名稱UL-實(shí)體;選擇增加單元種類實(shí)體單元（面）選擇節(jié)點(diǎn);方向整體坐標(biāo)系Z荷載均布;P1(-1)Selection的Element方式圖14.輸入板單元的均布荷載荷載加載面剖析/運(yùn)行剖析查察剖析結(jié)果查察反力利用表格查察由不同樣樣單元組成的懸臂梁在均布荷載作用下的反力。結(jié)果/剖析結(jié)果表格/

10、反力記錄激活荷載工況/荷載組合UL-梁(ST)(開);UL-板(ST)(開)UL-實(shí)體(ST)(開)圖15.激活紀(jì)錄對(duì)話框圖16.反力結(jié)果表格查察變形和位移標(biāo)準(zhǔn)視圖結(jié)果/變形/變形形狀荷載工況/荷載組合ST:UL-梁位移DXYZ;顯示種類變形前(開)荷載工況/荷載組合ST:UL-板荷載工況/荷載組合ST:UL-實(shí)體圖17.查察最大位移各單元懸臂梁的最大位移(DZ)如表1所示。梁?jiǎn)卧鍐卧獙?shí)體單元位移1.3531.351單位:m1.350表1.各單元懸臂梁的最大位移查察內(nèi)力查察梁?jiǎn)卧獞冶哿旱膹澗?。結(jié)果/內(nèi)力/梁?jiǎn)卧獌?nèi)力求;內(nèi)力My顯示選項(xiàng)系數(shù)(1)5點(diǎn)(開);線涂色(開)顯示種類等值線圖(開);

11、數(shù)值(開)圖例(開)輸出全部圖18.梁?jiǎn)卧悬c(diǎn)的彎矩板單元內(nèi)力/彎矩供應(yīng)板單元單位寬度內(nèi)的內(nèi)力。若是一個(gè)截面由幾個(gè)單元組成，則對(duì)于整個(gè)截面的內(nèi)力可利用局部方向內(nèi)力的合力功能查看。結(jié)果/內(nèi)力/板單元內(nèi)力/彎矩荷載工況/荷載組合ST:UL-板坐標(biāo)系單元;節(jié)點(diǎn)平均值內(nèi)力Mxx顯示種類等值線圖(開),圖例(開)圖19.查察板單元懸臂梁的彎矩為查察實(shí)體單元懸臂梁中點(diǎn)(10m)的彎矩，現(xiàn)只激該死部分以便查察。正面;初始畫面圖20.ModelView的初始化點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)191的相關(guān)數(shù)據(jù)窗口選擇選擇圖20的，并將其激活。盤問(wèn)/盤問(wèn)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)號(hào)(191)窗口選擇(單元:圖20的)激活盤問(wèn)節(jié)點(diǎn),盤問(wèn)單元是盤問(wèn)節(jié)點(diǎn)和單元

12、相關(guān)情況時(shí)所使用的功能。點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)或單元的輸入欄(圖20的2)后，再點(diǎn)擊模型中的節(jié)點(diǎn)或單元的話，相應(yīng)節(jié)點(diǎn)或單元的情報(bào)就會(huì)在下面的信息窗口中顯示。也可在輸入欄直接輸入節(jié)點(diǎn)或單元的編號(hào)再按回車鍵。使用盤問(wèn)節(jié)點(diǎn)的功能時(shí)，連續(xù)點(diǎn)擊兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的話，還供應(yīng)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的相對(duì)距離。對(duì)于實(shí)體單元不另行輸出內(nèi)力，故需使用局部方向內(nèi)力的合力功能來(lái)查察整個(gè)截面的內(nèi)力。下面查察彎矩。結(jié)果/局部方向內(nèi)力的合力形式用多邊形選擇實(shí)體表面;荷載工況ST:UL-實(shí)體輸入坐標(biāo)地址(271,191,72,152)圖21.實(shí)體單元懸臂梁的彎矩在局部方向內(nèi)力的合力對(duì)話框查察彎矩(Mz)。在局部方向內(nèi)力的合力定義結(jié)果輸出地址時(shí)，節(jié)點(diǎn)指定的序

13、次會(huì)決定計(jì)算內(nèi)力時(shí)所參照的坐標(biāo)系。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參照在線幫助手冊(cè)。用不同樣樣單元建立的懸臂梁彎矩的計(jì)算結(jié)果如表2所示。梁?jiǎn)卧鍐卧獙?shí)單體位單:元tonf彎矩-50-50-50表2.各單元的彎矩查察應(yīng)力對(duì)于梁?jiǎn)卧墒褂昧簡(jiǎn)卧?xì)部剖析功能查察應(yīng)力發(fā)生的詳細(xì)情況。工具單位系統(tǒng)長(zhǎng)度cm;力kgf全部激活結(jié)果/梁?jiǎn)卧?xì)部剖析荷載工況/荷載組合ST:UL-梁?jiǎn)卧?hào)(1)截面應(yīng)力拉應(yīng)力Normal;Fx(開),My(開),Mz(開)圖22.壓應(yīng)力查察梁?jiǎn)卧獞?yīng)力對(duì)于板單元查察整體坐標(biāo)系X方向上的應(yīng)力。結(jié)果/應(yīng)力/平面應(yīng)力/板應(yīng)力荷載工況/荷載組合ST:UL-板選擇應(yīng)力坐標(biāo)系整體坐標(biāo)系;節(jié)點(diǎn)的平均值;頂面應(yīng)力Sig

14、-XX顯示種類等值線圖(開);圖例(開)選擇兩面顯示板厚度上的應(yīng)力分布圖23.板單元懸臂梁的應(yīng)力查察某特定節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)，可使用快速盤問(wèn)功能便利地查察。查察實(shí)體單元懸臂梁整體坐標(biāo)系X方向上的應(yīng)力。節(jié)點(diǎn)號(hào)(off)結(jié)果/應(yīng)力/實(shí)體應(yīng)力荷載工況/荷載組合ST:UL-實(shí)體選擇應(yīng)力坐標(biāo)系整體坐標(biāo)系;節(jié)點(diǎn)的平均值應(yīng)力Sig-XX;顯示種類圖例(開)圖24.實(shí)體單元懸臂梁上的應(yīng)力對(duì)實(shí)體單元計(jì)算的應(yīng)力成分中，Sig-XX,Sig-YY,Sig-ZZ,Sig-XY,Sig-YZ,Sig-XZ是整體坐標(biāo)系各方向上的應(yīng)力。Sig-P1,Sig-P2,Sig-P3為各主應(yīng)力，其中Sig-Pmax為最大主應(yīng)力。其他還供應(yīng)Tresca應(yīng)力和有效