SA和結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器使用示范

SAP2000和結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器

使用示范華南農(nóng)業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作室副室長(zhǎng)：黃剛海簡(jiǎn)單介紹SAP2000SAP2000程序是由EdwardsWilson創(chuàng)始的SAP(StructureAnalysisProgram)系列程序發(fā)展而來的，至今已經(jīng)有許多版本面世。三維結(jié)構(gòu)整體性能分析，空間建模方便，荷載計(jì)算功能完善，可從CAD等軟件導(dǎo)入，文本輸入輸出功能完善。結(jié)構(gòu)彈性靜力及時(shí)程分析功能相當(dāng)不錯(cuò)，效果高，后處理方便。不足之處在于彈塑性分析方面功能較弱，有塑性鉸屬性，非線性計(jì)算收斂性較差。提供二次開發(fā)接口。結(jié)構(gòu)工程分析中常用的工具。結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器（StructuralMechanicsSolver，簡(jiǎn)稱SMSolver）是一個(gè)面向教師、學(xué)生以及工程技術(shù)人員的計(jì)算機(jī)輔助分析計(jì)算軟件，其求解內(nèi)容包括了二維平面結(jié)構(gòu)（體系）的幾何組成、靜定、超靜定、位移、內(nèi)力、影響線、自由振動(dòng)、彈性穩(wěn)定、極限荷載等經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中所涉及的一系列問題，全部采用精確算法給出精確解答。它是清華大學(xué)開發(fā)的。兩款軟件的比較SAP2000可以進(jìn)行三維立體分析，且具有三維動(dòng)畫模擬功能，能夠調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)截面，比較真實(shí)的反映了結(jié)構(gòu)的實(shí)際的破壞情況。但是，使用它需要用CAD將圖畫好，然后再導(dǎo)入到SAP2000中進(jìn)行分析，過程較繁瑣，初學(xué)者不容易掌握。除此之外，還有安裝文件大，安裝過程久，還需要繁瑣的破解過程等等缺點(diǎn)。兩款軟件的比較結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，二維平面分析，安裝文件小，直接在求解器上布置節(jié)點(diǎn)和桿件，方便快捷。但是，求解器只能分析二維平面結(jié)構(gòu)，無法分析三維立體結(jié)構(gòu)，而且不能改變截面形狀，受制于非正式版（就是普通的學(xué)生版），分析桿件數(shù)有限，所以有時(shí)候必須猜用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)采取“一半結(jié)構(gòu)”進(jìn)行分析，所以對(duì)使用者的力學(xué)知識(shí)要求比較高。學(xué)會(huì)兩款軟件的必要性1.要模擬破壞情況，要用SAP2000進(jìn)行三維模擬。2.需要理想情況下的受力精確解，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進(jìn)行分析。3.對(duì)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，采用求解器比較有效。SAP2000步驟：1.CAD畫三維立體圖（必須要畫在新建的“圖層一”上，否則無效），保存為“.dxf”格式。2.打開SAP2000，導(dǎo)入CAD文件（就是前面保存的“.dxf”文件），設(shè)置各種參數(shù)。3.分析，研究，對(duì)比，得出結(jié)論。先畫好“俯視圖”然后在“視圖”處選“西南等軸測(cè)”圖，繼續(xù)畫。“西南等軸測(cè)”模式畫圖中！畫兩邊的結(jié)構(gòu)。畫好后，，注意看看看是否是畫畫在“圖圖層1”上，注意意保存為為“.dxf”格式。開始導(dǎo)入入CAD文件！注意單位位的調(diào)整整，并選擇““Z”方向！在“框架架”選項(xiàng)項(xiàng)中選擇“圖圖層1”，就是在CAD文件中創(chuàng)創(chuàng)建的新圖層。。導(dǎo)入后情情況！檢檢查一下下是否有有桿件沒沒有顯示示出來，，有的話話直接用用sap補(bǔ)上。開始設(shè)置置桿件截截面的特特性。對(duì)準(zhǔn)桿件件右鍵彈彈出如圖圖所示欄欄目，雙雙擊“截截面屬性性”！然后選擇擇“添加加截面屬屬性”??！各種截面面如圖，，選擇所所需要的的截面??！按自己的的制作設(shè)設(shè)置參數(shù)數(shù)保存好名名稱，最最好是以以“XmmX層”為名名。其他的彈彈性參數(shù)數(shù)之類的的不要去去修改。。添加紙帶帶！在““線對(duì)象象類型””處選擇擇“Cable”。布置好紙紙帶！“右鍵”墩墩處的節(jié)節(jié)點(diǎn)，設(shè)置節(jié)點(diǎn)點(diǎn)約束。。有四種節(jié)節(jié)點(diǎn)約束束可以選選擇。像這種情情況一般般是，應(yīng)應(yīng)該在主主梁一盡盡頭設(shè)置置為兩個(gè)個(gè)“固定定鉸支座座”，其其余的設(shè)設(shè)置為““活動(dòng)鉸鉸支座””。設(shè)置好支支座。開始添加加荷載。。注意：如如果是加加在某一段梁梁上，這這段梁應(yīng)該是是“斷開開的”，，單獨(dú)的。。調(diào)整單位位！選擇荷載載類型?。∽约簢L試試一下兩兩處有什什么不同同！均布荷載載情況！！加好荷載載就可以以開始分分析啦?。↑c(diǎn)擊““現(xiàn)在運(yùn)運(yùn)行”。。破壞模擬擬！可以開動(dòng)動(dòng)畫看??！選擇不同同的分析析角度。分析如圖圖！黃色色表示““拉力””，紅色色表示““壓力””。彎矩情況況！結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)求解器器打開“所所圈”的的文件，，即可開開始運(yùn)行行結(jié)構(gòu)力力學(xué)求解解器！分有兩個(gè)個(gè)窗口，，左邊的的是“觀觀覽器””，右邊邊的是““編輯器器”。右上方有有5個(gè)選項(xiàng)，，設(shè)置的的順序就就按上面面的5個(gè)選項(xiàng)從從左往右右依次進(jìn)進(jìn)行。第一步：：布置節(jié)節(jié)點(diǎn)。步驟：選選擇第一一個(gè)選項(xiàng)項(xiàng)，彈出出節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)置欄，，開始設(shè)設(shè)置每一一個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)！先預(yù)覽，，然后確確認(rèn)無誤誤后，選選擇“應(yīng)應(yīng)用”。。這樣做做的好處處是避免免修改??！修改比比較繁瑣瑣！點(diǎn)的情況況！編輯輯欄劃線線處的意意義：節(jié)節(jié)點(diǎn)(名稱），，點(diǎn)號(hào)，，X坐標(biāo)，Y坐標(biāo)。布置好節(jié)節(jié)點(diǎn)以后后，開始始布置桿桿件，連連接！選擇第二二個(gè)選項(xiàng)項(xiàng)，彈出出單元設(shè)設(shè)置欄?。∽⒁?，必必須是一一個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)連接一一個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，不可可以跳躍躍，否則則就相當(dāng)當(dāng)于這個(gè)個(gè)點(diǎn)并不不在桿件件上！連接過程程注意調(diào)調(diào)整“連連接方式式”！“觀覽器””中括號(hào)號(hào)中的數(shù)數(shù)字就是是單元（（每一段段桿件））標(biāo)號(hào)，，與編輯輯欄對(duì)應(yīng)應(yīng)！紙帶與桿桿件連接接的地方方，應(yīng)該該設(shè)置為為“鉸接接”，桿桿件與桿桿件連接接一般設(shè)設(shè)置為““剛接””。設(shè)置支座座約束！！由結(jié)構(gòu)力力學(xué)知道道，此點(diǎn)點(diǎn)無剪力力但有彎彎矩，所所以設(shè)置置為“定定向支座座”。這個(gè)點(diǎn)為為紙帶上上一點(diǎn)，，只受拉拉力，設(shè)設(shè)置為““活動(dòng)鉸鉸支座””。開始添加加荷載??！如添加荷荷載到（（5）號(hào)單元元的方式式。開始設(shè)置置桿件的的特性！！桿件的參參數(shù)，全全部選擇擇為“無無窮大””，即桿桿件理想想化，不不會(huì)被剪剪壞和彎彎壞！進(jìn)進(jìn)行純力力學(xué)計(jì)算算！！開始求解解分析??！先選擇幾幾何分析析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)所建體體系是幾幾何瞬變變體系，，無法計(jì)計(jì)算與分分析~如圖所圈圈部位，，即使沒沒有力的的作用，，它的狀狀態(tài)也是是不確定定的~補(bǔ)充結(jié)構(gòu)可分分為：幾幾何不變變體系和和幾何可可變體系系！幾何可變變體系又又分為：：可變體體系和瞬瞬變體系系！知識(shí)補(bǔ)充充根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué):幾何不變變體系：：若不考考慮材料料的變形形，則其其幾何形形狀與位位置均能能保持不不變的體體系。幾何可變變體系：：即使不不考慮材材料的變變形，在在很小的的荷載作作用下，，也會(huì)發(fā)發(fā)生機(jī)械械運(yùn)動(dòng)而而不能保保持原有有的幾何何形狀或或位置的的體系。。幾何瞬變變體系：：原結(jié)構(gòu)構(gòu)為幾何何可變，，經(jīng)微小小位移后后即轉(zhuǎn)化化為幾何何不變的的體系（（即在力力的作用用下可以以發(fā)生微微小的位位移）回到上述述分析例例子實(shí)際情況況是，紙紙帶受力力是被繃繃緊的??！不會(huì)發(fā)發(fā)生如圖圖所示的的模擬情情況，所所以我們們認(rèn)為的的添加一一個(gè)豎直直方向的的約束?。⌒薷暮?，，再次進(jìn)進(jìn)行幾何何構(gòu)造分分析。滿足“幾幾何不變變“構(gòu)造造要求后后，即可可進(jìn)行內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算。數(shù)據(jù)輸出出！模擬破壞壞情況??！特別說明明：本例只作作為示范范作用??！實(shí)際分析析，按照照加載方方式添加加荷載，，上例的的均布荷荷載應(yīng)該該是添加加到它的的實(shí)際加加載位置置，即單元（7）的位置！??！根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)，，由于取取“對(duì)稱稱結(jié)構(gòu)””的一半半進(jìn)行了了分析，，所以所所加的荷荷載應(yīng)該該為實(shí)際際添加到到結(jié)構(gòu)上上的荷載載的“一半””。如若實(shí)實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)添加10KN/m的均布荷荷載，則則取一