软件讲解示例之理论(电算/手算)分析思路:
1、结构建模,并完成结构假定,如定义梁端弯矩释放(详见第二章)。
2、线性屈曲分析(是否失稳破坏分析);
3、强度/挠度计算;(构件本身强度是否达标)
4、材料非线性模拟破坏全过程。(结构的性能化设计)
迈达斯 建筑/桥梁(Midas gen/civil)
为了既表达操作方法,同时突出问题,本例子以一个结构体系比较差的结构作为例子(如下图所示),注意!该问题结构不可做竞赛作品。注意CAD绘制模型的单位为mm。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-fa73de8704f30134cea7669b36bf7328.png)
通过CAD进行三维的建模,由于本章重点讲解Midas,所以CAD建模请读者自行学习,需要注意的是节点搭接问题,在预设的不同截面类型的杆件,需要建立在不同图层上,方便导入Midas!
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-0be69062cf312218bcb3d094afcd6880.png)
第一步:将CAD上绘制的模型,导入Midas!
打开Midas gen,并将右下角的单位调整N、mm。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-c2d903a21a8c223079e2d123984d07f3.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-e568a53edbab016447ab8eae852fded6.png)
定义材料塑性(范米塞斯-65),方便后期做非线性参数(选作步骤),如果后期不验算非线性参数可以不设置。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-5c6554c73d18e30ed74f4e2e44139dac.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-185d572f7b00125bcf6a08f8b08ab75d.png)
定义竹皮材料,详见第四章材料参数!操作如下:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-c355861eda8702f9bcb5cdb40561bbb3.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-e399317be3deefce9cb2c46829e48b46.png)
参数可按照下图填写,注意此处容重是为了估算算结构重量用的,需填写正确!阻尼比0.4%可以不填写,但是竞赛若是动力学问题,如考虑振动作用,需要填写并进行模拟。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-0bf7417cd99ee42eb6afd114301ed179.png)
点击截面,并创建各类截面,截面数量应该与CAD的模型的构件类型数量一致。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-8a69ec179cebba2b28fc51dbecd67122.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-1a7447046b34376176680184b165d845.png)
完成上述工作后,才能开始导入模型!如下点击:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-5c80d9fd5a0290c919c512f4f9e8c822.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-f38fdaf6764ada768dba05e34c58a013.png)
导入后,模型如下图所示!已经完成了建模了!
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-1b21c9868b355c99f5cdf72a01d2cbef.png)
第二步:进行结构的通用设置
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-c4d6c6e0cdd4652438bf782af63bd948.png)
将自重转换为质量,可方便后期出自重估算。
关闭层相关的数据,这里不做多解释,这里的数据主要是为了做层概念的建筑物使用的,如果不关闭后期会影响非线性计算。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-fd6d28c3d2f460589a63e72b62f1415e.png)
定义结构的支座和边界,下图中点击3可以选中节点和单元:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-a59a1952b131ef3949d64bf508a535ce.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-ba3098349ed7acbcba688db81182dfb5.png)
定义结构的支座后,模型如下所示:
定义结构的荷载工况:
1、用户自定义荷载工况进行储存竞赛加载重力;
2、恒荷载工况用于储存自重。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-dc21ef0409d05b8c5e3722f477b8418f.png)
点击节点荷载并选择相应节点,输入参数点击适用,确保荷载加上。
至此,模型的数据均加载完毕,开始进行分析。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-44729053e78cafa2c63d02c9f8db7dfa.gif)
a.线性屈曲分析
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-44729053e78cafa2c63d02c9f8db7dfa.gif)
点击分析中的屈曲,选择模态20个,添加外荷载工况,组合系数取1.0。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-743803c9ba563b5c7952c421620007bc.png)
点击运行分析:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-a8de26d92e3cbcae29df1df9c0c84a20.png)
计算完成之后,查看结果:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-390c77047f9b355b3c41a48b43540ea0.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-80695041fb788b64ab22ba4feb453597.png)
查看结果,找到一个模态是整体运动的,通常容易失稳的结构的屈曲模态载一阶模态,得到的临界荷载系数乘以当时在节点上荷载的总和,即为结构的临界力(如下系数0.201,加载点荷载为2×100N,临界力为0.201×2×100=40N,而且该结构是带扭转屈曲破坏,受力效率极差):
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-6100f6d7e1e448c5f70a2f7ba4fb41bc.png)
b.强度分析
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-44729053e78cafa2c63d02c9f8db7dfa.gif)
进行强度分析需要先将模型解锁并将屈曲分析控制的数据删除:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-ea09212953778af633e40ab6104c766b.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-a72fcebbf1eb2925438250f16c9e84fe.png)
将模型中的拉带定义成纯受拉构件!注意,在屈曲分析和非线性分析时,不可定义拉带为受拉构件,否则计算错误,并错误提示!具体可参照Midas计算手册,或者相关力学书籍。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-66d792b0231fd25d4d08735f6a6482dc.png)
点击受拉设计的单元,并选择成为受拉单元,选填极限拉力:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-2585eee2e16f07c4bcd10ac4234797e0.png)
选作:对于梁端释放弯矩,可以使得结果更加可靠,具体可以参照本书第二章对于节点弯矩进行调幅,节点调幅在0.05-0.1,若是铰接可以设定为0.9-0.95。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-997d9b9b86ee44394375a09b33793c8d.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-3f68c7d678616380194caca79f29fb97.png)
点击运行分析并查看结果:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-abcec5f365fe98240d421e41b9f500b1.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-c3b437d4068774ba2afdbcdc2a19cedc.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-1a1f7b776fa789c9ff7b789d603b0289.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-daf78b02c2ecb7c2310805b51aa71e99.png)
可以根据该结果,查看构件的强度是否达到破坏,也可点击查看位移,查看构件的挠度是否超过题目要求。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-a0efc91eab1e86c81ad5a92d37b52870.png)
可以点击桁架单元查看仅受拉单元的受拉:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-5cd5d61619faea0c63fb7ac43cd3f5f3.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-3545bd8af1c8a6ea2a6cb58aaa478faa.png)
C. 非线性仿真
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-44729053e78cafa2c63d02c9f8db7dfa.gif)
点击解锁模型,若定义了受拉单元,需要将受拉单元全部改为普通的梁单元,才能正确进行非线性计算!(PS:这是Midas的极限了,如果不满意就换成ANSYS或者ABAQUS吧,但是不建议,难度过大,需要的力学基础更多)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-7b9c8418da30c9f847ca98d237449e16.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-4db136f97dff6e2e779b554e5bdca45d.png)
为了查看结构的破坏形态,节点荷载的可以适当加大,可以模拟整体结构的失效过程,找出薄弱点并在组装结构的时候对结构进行加强。但是注意不可过大,要不然过大会使得结构太快破坏而难以找到薄弱点,节点荷载也不可过小,否则结构无法呈现破坏形态。建议比满载条件增加20%-50%。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-aac2ce02284d84ca94ef43afedc5d95b.png)
定义非线性工况,注意是否同时考虑几何非线性和材料非线性,若是结构发生大变形类型可以同时考虑几何非线性问题和材料非线性问题,通常仅需点击材料非线性即可。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-a7452616d7b36f27eb9b752ff1976e65.png)
点击运行分析,大约需要等待1min左右的实际可以查询结果。
点击查询结果,并如下点击,查看动画,通常结构是会受一段小变形的力后,进入破坏状态的大变形。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-3c08b1d54b8cf81c3b0c48055bdb7db3.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-b5f2f22385ae6742abc474b503575b82.png)
结构的破坏特征如下所示:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-8a49406bec9d9f450f5940783db0c741.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-c673f1823d72d41a139d3ec7c09b9ff9.png)
d. 自重评估
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-44729053e78cafa2c63d02c9f8db7dfa.gif)
点击解锁模型,并点击荷载中的自重,按一下输入设置参数:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-92153117f0cc76f3fac81845c5c99886.png)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-3ac7eb67849e4a4f868512c1d0dac0c8.png)
点击运行分析:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-e1608890bfbbfe9d24d08c8e23338cbe.png)
查看结果,点击表格和反力:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-b4c96a92e3fcfeb3c1e0aebff03e6a8d.png)
点击自重工况并确定:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-e21088e9c48b6afe9d8ecad14349fd69.png)
可以查看得到反力为4.217N,即结构约421.7g(已考虑胶水)具体查看第四章材料定义:
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-89248abb312772be76e81170a1f9d133.png)
可以看出,该结构受力并不划算均匀,受力不直接,悬挑部分断裂后,脚部仍然有很大富余,并且该结构结构总重较大,存在大量的优化空间,可调整到结构让设计者满意后,开始制作。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-44729053e78cafa2c63d02c9f8db7dfa.gif)
力学架构是一个体现 土建类学生 理论与实践
完美结合的竞赛。
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-44729053e78cafa2c63d02c9f8db7dfa.gif)
主打系列·点击即达
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-44729053e78cafa2c63d02c9f8db7dfa.gif)
#概念机理#
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-3f28239e0aacfe75046b0eca16a2dede.png)
#性能分析#
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-788c3157f573a130380b6ceda405d85e.jpeg)
![](/wp-content/uploads/2021/04/wxsync-2021-04-13c6b10f0993a5f1f7d83ed6eff5a8b2.jpeg)
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