梁?jiǎn)卧?、板單元及?shí)體單元懸臂梁?jiǎn)卧猰idas教程

MIDAS/CIVIL軟件系列培訓(xùn)教材之：梁?jiǎn)卧?、板單元元及?shí)體單元元懸臂梁(Beam&&Platte&SSolidElemeents)目錄TOC\h\z\t"3??????,3,1???,1,2???,2"HYPERLINK\l"_Toc43604674"簡(jiǎn)要1HYPERLINK\l"_Toc43604675"設(shè)定操作環(huán)境11HYPERLINK\l"_Toc43604676"輸入材料和截面面數(shù)據(jù)2HYPERLINK\l"_Toc43604677"定義材料2HYPERLINK\l"_Toc43604678"定義截面2HYPERLINK\l"_Toc43604679"定義厚度2HYPERLINK\l"_Toc43604681"建立懸臂梁模型型3HYPERLINK\l"_Toc43604682"輸入梁?jiǎn)卧?HYPERLINK\l"_Toc43604683"輸入板單元4HYPERLINK\l"_Toc43604684"輸入實(shí)體單元55HYPERLINK\l"_Toc43604685"修改單元坐標(biāo)系系6HYPERLINK\l"_Toc43604686"分割單元7HYPERLINK\l"_Toc43604687"輸入邊界條件88HYPERLINK\l"_Toc43604688"輸入荷載9HYPERLINK\l"_Toc43604689"運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析112HYPERLINK\l"_Toc43604690"查看分析結(jié)果113HYPERLINK\l"_Toc43604691"查看反力13HYPERLINK\l"_Toc43604692"查看變形和位移移14HYPERLINK\l"_Toc43604693"查看內(nèi)力15HYPERLINK\l"_Toc43604694"查看應(yīng)力19簡(jiǎn)要本例題介紹使用用梁?jiǎn)卧?、板板單元、?shí)體體單元來建立立懸臂梁，并并查看各種單單元分析結(jié)果果的方法。模型如圖1所示示，截面為長(zhǎng)長(zhǎng)方形(0.4mmx1mm)，長(zhǎng)20m。固定端固定端梁?jiǎn)卧簡(jiǎn)卧L(zhǎng):20m長(zhǎng):20m板單元0.4m0.4m材料:C3材料:C30實(shí)體單元1m實(shí)體單元1m圖1.懸臂梁梁模型設(shè)定操作環(huán)境打開新項(xiàng)目(NNewPrrojectt)，保存(Save)為‘Cantiileverr.mcbb’。File/NewPProjecctFile/Savee(Caantileever))單位體系做如下下設(shè)置。Tools//UnittSysttemLength>>m;FForce>>tonf輸入材料和截面面數(shù)據(jù)定義材料Model//Propperty/MatteriallType>Cooncrette;Stanndard>>GB-Civvil(RCC);DB>30定義截面使用UserType，輸入實(shí)腹腹長(zhǎng)方形截面面(0.4m×1m)。Model//Propperty/SeectionnDB/UserrtabName>SRR;SectiionShhape>SSolidRectaangleUser;;H((0.4);B(1)定義厚度對(duì)于面內(nèi)厚度和面外厚度的說明請(qǐng)參考在線幫助手冊(cè)。對(duì)于面內(nèi)厚度和面外厚度的說明請(qǐng)參考在線幫助手冊(cè)。Model//Propperty/ThhickneessValuetaabThickneessIDD(1);In-pplane&Outt-of-pplane(0.44)圖2.定義材材料圖3.定義截面圖4.定義厚度建立懸臂梁模型型輸入梁?jiǎn)卧褂脭U(kuò)展功能建建立梁?jiǎn)卧?。IsoVieew,AutoFittiing(on),EllementtNumbber(oon)Model//Nodees/CCreateeNodeesCoordinnates(0,00,0))Model//Elemments/ExxtrudeeElemmentsSelectAllExtrudeeTypee>NodeeLineElemeentElementtAttrributee>ElemmentTType>BBeamMateriaal>1:30;Sectiion>1:SR;BBetaAAngle(0)GenerattionTType>TTransllate;Translaation>>EquallDisttancedx,dy,,dz((20,0,0);NumbeerofTimess(1)圖5.輸入梁梁?jiǎn)卧斎氚鍐卧紫葘⒘簡(jiǎn)卧獜?fù)復(fù)制到板單元元的輸入位置置后，通過擴(kuò)擴(kuò)展功能將梁梁?jiǎn)卧獢U(kuò)展成成板單元。Model//Elemments/TraanslatteEleementssSelectRecenntEnttitiessMode>CoopyTranslaation>>EquallDisttance;dx,,dy,dz(0,00.5,--2)NumberofTiimes((1)Model//Elemments/ExxtrudeeElemmentsSelectRecenntEnttitiess選擇Remove的話，復(fù)制的梁?jiǎn)卧粩U(kuò)展后會(huì)自動(dòng)被刪除。選擇Move的話，該梁?jiǎn)卧獣?huì)移動(dòng)到生成的板單元的末端。ExtrudeeTypee>LineeElemm.選擇Remove的話，復(fù)制的梁?jiǎn)卧粩U(kuò)展后會(huì)自動(dòng)被刪除。選擇Move的話，該梁?jiǎn)卧獣?huì)移動(dòng)到生成的板單元的末端。Source>>Removve(onn)ElementtAttrributee>ElemmentTType>PPlateMateriaal>1:30;Thickkness>>1:00.4GenerattionTType>TTransllateTranslaation>>EquallDisttancedx,dy,,dz((0,--1,0);NumbberoffTimees(1)圖6.利用復(fù)復(fù)制的梁?jiǎn)卧鍐卧斎雽?shí)體單元使用同樣的方法法，將板單元元復(fù)制到實(shí)體體單元的輸入入位置后，通通過擴(kuò)展功能將板板單元擴(kuò)展成成實(shí)體單元。Model//Elemments/TraanslatteEleementssSelectRecenntEnttitiessMode>CoopyTranslaation>>EquallDisttance;dx,,dy,dz(0,00,-1..5)NumberofTiimes((1)Model//Elemments/ExxtrudeeElemmentsSelectRecenntEnttitiessExtrudeeTypee>PlannarEllem.SoolidEElem.Source>>Removve(onn)ElementtAttrributee>ElemmentTType>SSolidMateriaal>1:30GenerattionTType>TTransllateTranslaation>>EquallDisttancedx,dy,,dz((0,00,-0..4);NuumberofTiimes((1)圖7.輸入實(shí)實(shí)體單元模型型修改單元坐標(biāo)系系單元的內(nèi)力是以以相應(yīng)單元的的單元坐標(biāo)系系為準(zhǔn)輸出的的，因此適當(dāng)當(dāng)?shù)刭x予單元元坐標(biāo)系，可可使查看結(jié)果果變得更為方方便本例題中使用CChangeeElemmentPParameeters功功能將所有單單元的坐標(biāo)系系修改為統(tǒng)一一的單元坐標(biāo)標(biāo)系。DisplaayElementt>LocaalAxiis(onn)Model//Elemments/ChhangeElemeentPaaramettersSelectAllParametterTyype>AllignEElemenntLoccalModel>SStandaardEllementt>(1)AlignOOrder>>1st((Loc-zz);2nd(Loc--y)修改前修改前修改后修改后圖8.修改板板單元和實(shí)體體單元的單元元坐標(biāo)系分割單元板單元和實(shí)體單單元的大小會(huì)會(huì)影響分析結(jié)結(jié)果的精度。這這里將板單元元按單元坐標(biāo)標(biāo)系的x方向分割成20份，將實(shí)體體單元按單元元坐標(biāo)系的x,y方向分別分分割成40份和2份。Model//Elemments/DivvideEElemenntsSelectSinglle(Elemment::3)Divide>>ElemeentTyype>Pllanar;EqqualDDistannceNumberofDiivisioonsx(20))NumberofDiivisioonsy(1)SelectSinglle(Elemment::5)Divide>>ElemeentTyype>Soolid;EqqualDDistannceNumberofDiivisioonsx(40))NumberofDiivisioonsy(2)NumberofDiivisioonsz(1)DisplaayElementt>LocaalAxiis(offf)圖9.被分割割的板單元和和實(shí)體單元輸入邊界條件輸入各單元模型型的邊界條件件（固定端）。Model//Bounndary/SuppportssSelectPlaneePlane>YYZPlaane;;XPPositiion(0)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邊界條件，因此方便約束所有自由度。Optionss>Add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邊界條件，因此方便約束所有自由度。SupporttTypee>D-Alll(on),R-Alll(on)圖10.輸入入懸臂梁的邊邊界條件輸入荷載對(duì)于梁?jiǎn)卧褂糜肊lemeentBeeamLooads功能能，對(duì)于板單單元和實(shí)體單單元使用PrressurreLoaads功能按按懸臂梁的重重力方向(GCS–Z軸)輸入1tonf//m的均布荷荷載。荷載工況1::UL-BBeam荷載工況2::UL-PPlate荷載工況3::UL-SSolidLoad/StatiicLoaadCassesName(UL-Beeam);Tyype>UsserDeefineddLoaddName(UL-Pllate));TType>UUserDDefineedLoaadName(UL-Soolid));TType>UUserDDefineedLoaad圖11.定義義荷載工況使用ElemeentBeeamLooads功能能輸入梁?jiǎn)卧木己奢d載。Load/ElemeentBeeamLooadsSelectSinglle(Elemments:1)LoadCaaseNaame>ULL-BeammLoadTyype>UnniformmLoaddsDirectiion>GllobalZZ;PProjecction>>No;Valuue>Rellativeex1(0);x2((1);;w(-1))圖12.梁?jiǎn)螁卧己奢d載使用PresssureLLoads功功能輸入板單單元的均布荷荷載。Load/PresssureLLoadsSelectPolyggon(Elemments:所有板板單元)LoadCaaseNaame>ULL-Platte;OOptionns>AdddElementtTypees>Plaate,FacePressurreonPlateeFacee>Seleectionn>ElemmentDirectiion>GllobalZ;Projjectioon>NoLoads>UUniforrm;P1(-1))圖13.輸入入板單元的均均布荷載使用PresssureLLoads功功能輸入實(shí)體體單元的均布布荷載。實(shí)體單元輸入壓壓力荷載時(shí)對(duì)對(duì)于加載面可可選擇以節(jié)點(diǎn)點(diǎn)為準(zhǔn)和以單單元為準(zhǔn)兩種種方式，這里里選擇以節(jié)點(diǎn)點(diǎn)為準(zhǔn)選擇加加載面。Load/PresssureLLoads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。Select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。Plane>XX-YPllane;ZPoositioon(-33.5)LoadCaaseNaame>ULL-Soliid;OOptionns>AdddElementtTypees>Sollid,All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，單元類型選擇實(shí)體單元后選擇要加載的單元的話，單元加載面就會(huì)按虛線顯示，若加載面不符，可通過變換壓力面#來調(diào)整。Selectiion>Noode;Direcction>>GlobaalZ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，單元類型選擇實(shí)體單元后選擇要加載的單元的話，單元加載面就會(huì)按虛線顯示，若加載面不符，可通過變換壓力面#來調(diào)整。Loads>UUniforrm;P1((-1))Selection的ElementSelection的Element方式荷載加載面荷載加載面圖14.輸入入板單元的均均布荷載運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析Analysiis/PPerforrmAnaalysiss查看分析結(jié)果查看反力利用表格查看由由不同單元構(gòu)構(gòu)成的懸臂梁梁在均布荷載載作用下的反反力。Resultss/ReesultTablees/RReactiionRecordssActiivatioonDiaalogLoadcasse/CommbinattionUL-Beamm(ST)(on);ULL-Platte(ST))(on)UL-Soliid(ST))(on))圖15.RRecorddsActtivatiionDiialog對(duì)話框圖16.反力力結(jié)果表格查看變形和位移移IsoVieewResultss/Deeformaation/DefformeddShappeLoadCaases/CCombinnationns>ST::UL-BeeamComponeents>DDXYZ;;TypeofDiisplayy>Undeeformeed(on)LoadCaases/CCombinnationns>ST::UL-PllateLoadCaases/CCombinnationns>ST::UL-Soolid①①圖17.查看看最大位移[單位:m]各單元懸臂梁[單位:m]梁?jiǎn)卧鍐卧獙?shí)體單元位移1.3531.3511.350表1.各單元元懸臂梁的最最大位移查看內(nèi)力查看梁?jiǎn)卧獞冶郾哿旱膹澗?。Result/Forrces//BeamDiagrramsComponeents>MMyDisplayyOptiions>55Poinnts(on);LiineFiill(oon);;Scaale(1)TypeoffDispplay>CContouur(on);Vaalues(on)Legend((on)OutputSectiionLoocatioon>Alll圖18.梁?jiǎn)螁卧悬c(diǎn)的彎彎矩PlateFForcess/Momeents提供供板單元單位位寬度內(nèi)的內(nèi)內(nèi)力。如果一一個(gè)截面由幾幾個(gè)單元組成成，則對(duì)于整整個(gè)截面的內(nèi)內(nèi)力可利用LLocalDirecctionForceeSum功能查看。Resultss/Foorces/PllateFForcess/MomeentsLoadCaases/CCombinnationns>ST::UL-PllatePlateFForceOptioons>Loocal;Avg..NodaalComponeents>MMxxTypeoffDispplay>CContouur(onn),LLegendd(on))圖19.查看看板單元懸臂臂梁的彎矩為查看實(shí)體單元元懸臂梁中點(diǎn)點(diǎn)(10m)的彎矩，現(xiàn)現(xiàn)只激活該部部分以便查看看。FrontVView;InitiialViiew②②①①節(jié)點(diǎn)191的相關(guān)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)191的相關(guān)數(shù)據(jù)圖20.ModdelViiew的初始化點(diǎn)擊SelecctWinndow選擇擇圖20的①，并將其激活活。Query//QueryyNodeesNodeNuumber(191)SelectWindoow(Ellementts:圖20的①)ActiveQueryNNodes,,QuerryEleementss是查詢節(jié)點(diǎn)和和單元相關(guān)情情況時(shí)所使用用的功能。點(diǎn)點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)或單單元的輸入欄欄(圖20的eq\o\ac(○,2))后，再點(diǎn)擊擊模型中的節(jié)節(jié)點(diǎn)或單元的的話，相應(yīng)節(jié)節(jié)點(diǎn)或單元的的情報(bào)就會(huì)在在下面的信息息窗口中顯示示。也可在輸輸入欄直接輸輸入節(jié)點(diǎn)或單單元的編號(hào)再再按回車鍵。使使用QuerryNoddes的功能能時(shí)，連續(xù)點(diǎn)點(diǎn)擊兩個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的話，還提提供這兩個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)間的相對(duì)對(duì)距離。對(duì)于實(shí)體單元不不另行輸出內(nèi)內(nèi)力，故需使使用LocaalDirrectioonForrceSuum功能來查查看整個(gè)截面面的內(nèi)力。下面查看彎矩。Resultss/LoocalDDirecttionFForceSumMode>SoolidFFacePPolygoonSellect;;LoaadCasee>ST:UUL-SollidTolerannce(0.00001)CoordinnateIInput>>Posittions((271,,191,,72,152))圖21.實(shí)體體單元懸臂梁梁的彎矩在LocalDirecctionForceeSum對(duì)對(duì)話框查看彎彎矩(Mz)。在LocalDirecctionForceeSum定定義結(jié)果輸出出位置時(shí)，節(jié)節(jié)點(diǎn)指定的順順序會(huì)決定計(jì)計(jì)算內(nèi)力時(shí)所所參照的坐標(biāo)標(biāo)系。詳細(xì)內(nèi)內(nèi)容請(qǐng)參考在在線幫助手冊(cè)冊(cè)。用不同單元建立立的懸臂梁彎彎矩的計(jì)算結(jié)結(jié)果如表2所示。[[單位:tonf]梁?jiǎn)卧鍐卧獙?shí)體單元彎矩-50-50-50表2.各單元元的彎矩查看應(yīng)力對(duì)于梁?jiǎn)卧墒故褂肂eammDetaailAnnalysiis功能查看看應(yīng)力發(fā)生的的詳細(xì)情況。Tools>UUnitSSystemmLength>>cm;Forcee>kgfActiveAllResultss/BeeamDeetailAnalyysisLoadCaases/CCombinnationns>ST::UL-BeeamElementtNumbber(1)StressSectiion>Noormal;Fx(on),MMy(on),MMz(on)②②拉應(yīng)力壓應(yīng)力拉應(yīng)力壓應(yīng)力①①圖22.查看