結(jié)構(gòu)仿真(邁達(dá)斯)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真試驗(yàn) 指導(dǎo)書(shū) 仿真試驗(yàn)包含三個(gè)試驗(yàn)內(nèi)容1、桁架仿真計(jì)算2、連續(xù)梁仿真計(jì)算3、剛架仿真計(jì)算 結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真實(shí)驗(yàn)課程：桁架結(jié)構(gòu)指導(dǎo)書(shū)1. 桁架結(jié)構(gòu)概述通過(guò)下面的例題，比較內(nèi)部1次超靜定桁架和內(nèi)、外部1次超靜定桁架兩種結(jié)構(gòu)在制作誤差產(chǎn)生的荷載和集中力作用時(shí)結(jié)構(gòu)的效應(yīng)。內(nèi)部1次超靜內(nèi)、外部1次超靜定制作誤差5mm制作誤差5mm圖 1.1 分析模型Ø 材料鋼材類型 : Grade3Ø 截面數(shù)據(jù) : 箱形截面 300×300×12 mmØ 荷載1. 節(jié)點(diǎn)集中荷載 : 50 tonf2. 制作誤差 : 5 mm à 預(yù)張力荷載(1

2、41.75 tonf)P = Kd = EA/L x d = 2.1 x 107 x 0.0135 / 10 x 0.005 = 141.75 tonf設(shè)定基本環(huán)境打開(kāi)新文件以 桁架分析.mgb為名存檔。設(shè)定長(zhǎng)度單位為 m, 力單位為 tonf。文件/ 新文件文件/ 保存 ( 桁架分析 )工具 / 單位體系長(zhǎng)度 > m ; 力> tonf ¿圖 1.2 設(shè)定單位體系設(shè)定結(jié)構(gòu)類型為 X-Z 平面。模型/ 結(jié)構(gòu)類型 結(jié)構(gòu)類型 > X-Z 平面 ¿定義材料以及截面構(gòu)成桁架結(jié)構(gòu)的材料選擇Grade3（中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)），截面以用戶定義的方式輸入。模型 / 特性/ 材料設(shè)計(jì)

3、類型 > 鋼材規(guī)范 > GB(S) ; 數(shù)據(jù)庫(kù) > Grade3 ¿模型 / 特性 / 截面數(shù)據(jù)庫(kù)/用戶 截面號(hào) ( 1 ) ; 形狀 > 箱形截面 ; 名稱 (300x300x12 ) ; 用戶（如圖2.4輸入數(shù)據(jù)）¿圖1.3 定義材料 圖 1.4 定義截面建立節(jié)點(diǎn)和單元首先建立形成下弦構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)。正面 捕捉點(diǎn) (關(guān)) 捕捉軸線 (關(guān)) 捕捉節(jié)點(diǎn) (開(kāi)) 捕捉單元(開(kāi)) 自動(dòng)對(duì)齊 (開(kāi))模型 / 節(jié)點(diǎn)/ 建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 (x , y, z ) ( 0, 0, 0 ) ¿圖 1.5 建立節(jié)點(diǎn)用擴(kuò)展單元功能建立桁架下弦。 ² 參考在

4、線用戶手冊(cè)的“單元類型”的 “框架單元” 部分單元類型為桁架單元。²模型 / 單元 / 擴(kuò)展單元 全選擴(kuò)展類型 > 節(jié)點(diǎn) à 線單元單元屬性 > 單元類型 > 桁架單元材料>1: Grade3 ; 截面>1: 300x300x12 ; Beta 角 ( 0 )一般類型 > 復(fù)制和移動(dòng) ; 復(fù)制和移動(dòng) > 等距離dx, dy, dz ( 6, 0, 0 ) ; 復(fù)制次數(shù)( 3 ) ¿ZX圖 1.6 建立下弦復(fù)制下弦建立桁架上弦。 模型 / 單元 / 復(fù)制和移動(dòng)單元 單元號(hào) (開(kāi)) 單選 ( 單元: 2 )形式 > 復(fù)制

5、; 移動(dòng)和復(fù)制> 等距離dx, dy, dz ( 0, 0, 8 ) ; 復(fù)制次數(shù) ( 1 ) ¿圖 1.7 建立上弦輸入傾斜桿和豎向桿件。模型 / 單元 / 建立單元 單元號(hào) (關(guān)), 節(jié)點(diǎn)號(hào) (開(kāi))單元類型 >桁架單元材料>1: Grade3 ; 截面>1: 300x300x12交叉分割 > 單元 (關(guān))節(jié)點(diǎn)連接 (1, 5) (5, 2) (2, 6) (5, 3) (6, 3) (6, 4)8圖 1.8 輸入斜桿以及豎向桿件輸入邊界條件² 關(guān)于支座條件的詳細(xì)事項(xiàng)參照在線幫助手冊(cè)的 “自由度約束條件”部分 3維空間里節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度(Dx

6、, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。但結(jié)構(gòu)類型為 X-Z平面，所以只剩3個(gè)自由度 (Dx, Dz, Ry)。 鉸支座約束自由度Dx, Dz, 滾動(dòng)支座約束自由度Dz。²模型 / 邊界條件 / 一般支承 單選 ( 節(jié)點(diǎn) : 1 ) 選擇 > 添加; 支承條件類型 > Dx, Dz (開(kāi)) ¿ 單選 ( 節(jié)點(diǎn) : 4 ) ; 支承條件類型 > Dz (開(kāi)) ¿圖 1.9 輸入支撐條件輸入荷載定義荷載工況荷載 / 靜力荷載工況名稱 ( 節(jié)點(diǎn)荷載 ) ; 類型 > 用戶定義的荷載（USER）名稱 ( 制作誤差 ) ; 類型 > 用戶定

7、義的荷載（USER） ¿圖 1.10 輸入荷載工況輸入節(jié)點(diǎn)荷載在節(jié)點(diǎn)2輸入集中荷載50 tonf。 荷載 / 節(jié)點(diǎn)荷載s 單選 ( 節(jié)點(diǎn) : 2 )荷載工況名稱> 節(jié)點(diǎn)荷載 ; 選擇 > 添加節(jié)點(diǎn)荷載 > FZ ( -50 ) ¿圖 1.11 輸入節(jié)點(diǎn)荷載輸入制作誤差長(zhǎng)度小了 5 mm 的構(gòu)件在實(shí)際施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉力。為了把這個(gè)反映在模型當(dāng)中,把制作誤差換算為初拉力荷載輸入到對(duì)應(yīng)的桿件中。P = Kd = EA/L x d = (2.1 x 107 x 0.0135 / 10) x 0.005 = 141.75 tonf荷載 /預(yù)應(yīng)力荷載/初拉力荷載 單選

8、( 單元: 8 )荷載工況名稱> 制作誤差選擇 > 添加; 初拉力荷載 ( 141.75 ) ¿ 8圖 1.12 輸入初拉力荷載復(fù)制單元復(fù)制模型 1來(lái)建立模型 2. 為了同時(shí)復(fù)制輸入在模型 1的節(jié)點(diǎn)荷載、初拉力荷載和邊界條件，利用復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性和復(fù)制單元屬性功能來(lái)完成。 模型 / 單元 / 復(fù)制和移動(dòng)單元 全選 形式 > 復(fù)制; 復(fù)制和移動(dòng) > 等距離dx, dy, dz ( 0, 0, -14 ) ; 復(fù)制次數(shù) ( 1 )復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性 (開(kāi)), 復(fù)制單元屬性 (開(kāi)) ¿模型1模型2圖 1.13 復(fù)制單元更改邊界條件為了把模型 2改為外部1次超靜定的結(jié)

9、構(gòu)，定義為滑動(dòng)鉸支座的節(jié)點(diǎn)的支撐條件修改為限制X方向移動(dòng)的鉸接條件。 顯示邊界條件 >一般支承 (開(kāi)) ¿模型 /邊界條件/ 一般支承 單選 ( 節(jié)點(diǎn) : 10 )選擇 > 添加 支承條件類型> Dx (開(kāi)) ¿圖 1.14 變更支座條件運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析. 分析/ 運(yùn)行分析查看分析結(jié)果反力比較外部靜定結(jié)構(gòu)（模型1）和外部超靜定（模型2）的外部節(jié)點(diǎn)荷載引起的反力。可以看出模型 1發(fā)生水平 方向反力。 節(jié)點(diǎn)號(hào) (關(guān)) 顯示邊界條件 > 一般支承 (關(guān)) ¿結(jié)果 / 反力 / 反力荷載工況/荷載組合> ST:節(jié)點(diǎn)荷載 ; 反力 &g

10、t; FXYZ顯示類型> 數(shù)值 (開(kāi)), 圖例 (開(kāi)) ¿數(shù)值 小數(shù)點(diǎn)以下位數(shù) ( 3 ) ; 指數(shù)型(關(guān)) ; 適用于選擇確認(rèn)(開(kāi)¿模型1模型2圖 1.15 對(duì)節(jié)點(diǎn)荷載的反力內(nèi)部初拉力荷載在外部靜定的模型 1的情況不產(chǎn)生反力，但模型 2的情況的X方向的位移自由度被約束而會(huì)產(chǎn)生水平方向的反力(FX)。 結(jié)果 / 反力 / 反力/彎矩荷載工況/荷載組合> ST:制作誤差 ; 反力 > FXYZ顯示類型 > 數(shù)值 (開(kāi)), 圖例 (開(kāi)) ¿模型1模型2圖 1.16 初拉力荷載下的反力查看變形圖查看節(jié)點(diǎn)荷載的引起的變形圖。 DXZ=. 結(jié)果 /位

11、移/ 位移形狀 消隱 (開(kāi))荷載工況/荷載組合> ST:節(jié)點(diǎn)荷載 ; 成分> DXZ顯示類型 > 變形前 (開(kāi)), 數(shù)值 (開(kāi)), 圖例 (開(kāi)) 數(shù)值 小數(shù)點(diǎn)以下位數(shù) ( 1 ) ; 指數(shù)型(開(kāi)) ; 適用于選擇確認(rèn)時(shí)(開(kāi)) ¿模型1模型2 圖 1.17 節(jié)點(diǎn)荷載引起的變形圖查看內(nèi)力首先查看節(jié)點(diǎn)荷載產(chǎn)生的軸力（axial force）。查看相同荷載作用下的模型1和模型2的內(nèi)力之差。結(jié)果 / 內(nèi)力 / 桁架單元內(nèi)力荷載工況/荷載組合> ST:節(jié)點(diǎn)荷載 ; 選擇內(nèi)力 > 受拉顯示類型 > 變形 (開(kāi)), 數(shù)值 (開(kāi)), 圖例 (開(kāi))數(shù)值 小數(shù)點(diǎn)以下位數(shù)

12、 ( 1 ) ; 指數(shù)型(關(guān)) ; 顯示角度 (關(guān)) 適用于選擇確認(rèn)時(shí) (關(guān)) ¿數(shù)值的輸出位置> 最大值 ¿² 選擇內(nèi)力選擇 “受拉”則只輸出受拉構(gòu)件的軸力, 選擇“受壓”則只輸出受壓構(gòu)件軸力，選擇“全部”則輸出全部構(gòu)件的軸力。圖 1.18 節(jié)點(diǎn)荷載產(chǎn)生的軸力在初拉力荷載下模型1的支座處不產(chǎn)生反力, 所以連接在支座處的構(gòu)件不產(chǎn)生軸力。結(jié)果 / 內(nèi)力/ 桁架單元內(nèi)力荷載工況/荷載組合> ST:制作誤差選擇內(nèi)力> 全部顯示類型 > 變形 (開(kāi)), 數(shù)值 (開(kāi)), 圖例 (開(kāi))數(shù)值的輸出位置 > 最大值 ¿模型1 模型2 圖 1

13、.19 初拉力荷載下的軸力習(xí)題1. 比較下面結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的壓力以及拉力情況。（材料和截面與例題相同） 2. 求下面結(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)荷載和制作誤差作用下的各個(gè)構(gòu)件的軸力。（材料和截面與例題相同）制作誤差結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真實(shí)驗(yàn)課程：連續(xù)梁例題指導(dǎo)書(shū)2. 連續(xù)梁分析概述比較連續(xù)梁和多跨靜定梁受均布荷載和溫度荷載（上下面的溫差）時(shí)的反力、位移、內(nèi)力。 3跨連續(xù)兩次超靜定3跨靜定3跨連續(xù)1次超靜定圖 2.1 分析模型Ø 材料鋼材: Grade3Ø 截面數(shù)值 : 箱形截面 400×200×12 mmØ 荷載1. 均布荷載 : 1.0 tonf/m2. 溫度荷載 :

14、T = 5 (上下面的溫度差)設(shè)定基本環(huán)境打開(kāi)新文件，以連續(xù)梁分析.mgb為名存檔。單位體系設(shè)定為m和tonf。 文件/ 新文件文件/ 存檔 (連續(xù)梁分析 )工具 / 單位體系長(zhǎng)度> m ; 力 > tonf ¿ 圖 2.2 設(shè)定單位體系設(shè)定結(jié)構(gòu)類型為 X-Z 平面。模型 / 結(jié)構(gòu)類型 結(jié)構(gòu)類型> X-Z 平面 ¿設(shè)定材料以及截面材料選擇鋼材GB（S）（中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格），定義截面。 模型 / 材料和截面特性 / 材料名稱( Grade3)設(shè)計(jì)類型 > 鋼材規(guī)范> GB(S) ; 數(shù)據(jù)庫(kù)> Grade3 ¿模型 / 材料和截面特性

15、/ 截面截面數(shù)據(jù)截面號(hào) ( 1 ) ; 截面形狀 > 箱形截面 ;用戶：如圖輸入 ; 名稱> 400×200×12 ¿²選擇“數(shù)據(jù)庫(kù)”中的任意材料，材料的基本特性值（彈性模量、泊松比、線膨脹系數(shù)、容重）將自動(dòng)輸出。 圖 2.3 定義材料 圖 2.4 定義截面建立節(jié)點(diǎn)和單元為了生成連續(xù)梁?jiǎn)卧?，首先輸入?jié)點(diǎn)。²參照用戶手冊(cè)的“輸入單元時(shí)主要考慮事項(xiàng)” 正面, 捕捉點(diǎn) (關(guān)), 捕捉軸線 (關(guān)) 捕捉節(jié)點(diǎn) (開(kāi)), 捕捉單元 (開(kāi)), 自動(dòng)對(duì)齊模型 / 節(jié)點(diǎn) / 建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo) ( x, y, z ) ( 0, 0, 0 ) ¿圖

16、 2.5 建立節(jié)點(diǎn)用擴(kuò)展單元功能來(lái)建立連續(xù)梁。 模型 / 單元/ 擴(kuò)展單元 全選²輸入梁?jiǎn)卧? 關(guān)于梁?jiǎn)卧脑敿?xì)事項(xiàng)參照在線幫助的 “單元類型”的 “梁?jiǎn)卧?部分?jǐn)U展類型 > 節(jié)點(diǎn)à 線單元單元屬性> 單元類型 > 梁?jiǎn)卧?²材料 > 1:Grade3 ; 截面> 1: 400*200*12 ; Beta 角 ( 0 )生成形式> 復(fù)制和移動(dòng) ; 復(fù)制和移動(dòng) > 任意間距方向> x ; 間距 ( 35/3, 810/8, 35/3 ) ¿ZX圖 2.6 建立單元輸入邊界條件3維空間的節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度 (D

17、x, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。但結(jié)構(gòu)類型已設(shè)定為X-Z平面（程序?qū)⒆詣?dòng)約束Y方向的位移Dy和繞X軸和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)Rx,Rz），所以只剩下3個(gè)自由度 (Dx, Dz, Ry)。鉸支座約束自由度Dx, Dz, 滾動(dòng)支座約束自由度 Dz。模型 /邊界條件 / 一般支承 節(jié)點(diǎn)號(hào) (開(kāi)) 單選 (節(jié)點(diǎn) : 4 ) 選擇>添加 ; 支承條件類型 > Dx, Dz (開(kāi)) ¿單選(節(jié)點(diǎn): 1, 12, 15 ) ; 支承條件類型 > Dz (開(kāi)) ¿ 圖2.7 輸入邊界條件輸入荷載定義荷載工況為輸入均布荷載和溫度荷載，首先定義荷載工況荷載 / 靜力荷載工況

18、名稱 (均布荷載) ; 類型 > 用戶定義的荷載（USER）名稱 (溫度荷載) ; 類型 > 用戶定義的荷載（USER） ¿圖2.8 輸入荷載條件輸入均布荷載 ²荷載方向與整體坐標(biāo)系Z軸方向相反，輸入荷載為“-1”。給連續(xù)梁施加均布荷載 1 tonf/m。 ²荷載 / 梁?jiǎn)卧奢d（單元） 節(jié)點(diǎn)號(hào) (關(guān)) 全選荷載工況名稱> 均布荷載 ; 選擇 > 添加荷載類型>均布荷載 ; 方向>整體坐標(biāo)系 Z ; 投影>否數(shù)值 >相對(duì)值 ; x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; W ( -1 ) ¿圖 2.9 輸入

19、均布荷載輸入溫度荷載 輸入連續(xù)梁的上下面溫度差(T = 5)。輸入溫度差后，根據(jù)材料的熱膨脹系數(shù)、溫差引起的梁截面產(chǎn)生的應(yīng)力考慮為荷載。顯示 梁?jiǎn)卧奢d（關(guān)）荷載 / 溫度梯度荷載 全選荷載工況名稱> 溫度荷載 ; 選擇 > 添加 ; 單元類型> 梁溫度梯度 > T2z-T1z ( 5 ) ¿ 圖 2.10 輸入溫度荷載 復(fù)制單元復(fù)制連續(xù)梁(模型 1)來(lái)建立多跨靜定梁(模型 2,模型 3)。為了同時(shí)復(fù)制連續(xù)梁(模型1)均布荷載、溫度荷載、邊界條件，使用復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性和復(fù)制單元屬性功能。 顯示邊界條件>一般支承 (開(kāi))模型 / 單元 / 單元的復(fù)制和移動(dòng) 全

20、選 形式 > 復(fù)制 ; 移動(dòng)和復(fù)制 > 等間距dx, dy, dz ( 0, 0, -5 ) ; 復(fù)制次數(shù) ( 2 )復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性 (開(kāi)), 復(fù)制單元屬性 (開(kāi)) ¿模型 1模型 2模型 3圖 2.11 復(fù)制單元輸入鉸接條件 在復(fù)制的連續(xù)梁輸入內(nèi)部鉸支座來(lái)建立多跨靜定梁。 ²關(guān)于內(nèi)部鉸支的詳細(xì)說(shuō)明參照在線幫助的 “釋放梁端約束” 部分在梁?jiǎn)卧亩瞬渴褂冕尫帕憾思s束功能來(lái)生成鉸接條件。²模型 / 邊界條件/釋放梁端約束 單元號(hào)(開(kāi)) 單選 ( 單元 : 19, 23, 33 )選擇 > 添加/替換 選擇釋放和約束比率 > j-節(jié)點(diǎn) >

21、My (開(kāi)), Mz (開(kāi)) (或 ) ¿模型 1 模型 2模型 3²生成梁?jiǎn)卧獣r(shí)，隨著先指定的i節(jié)點(diǎn)和后指定的j節(jié)點(diǎn)的生成決定坐標(biāo)系。只要在圖標(biāo)菜單顯示的單元表單下打開(kāi)單元坐標(biāo)軸和局部方向就可以確認(rèn)。圖 2.12 輸入鉸支支座運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析對(duì)連續(xù)梁和多跨靜定梁運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析。分析 / 運(yùn)行分析查看分析結(jié)果查看反力比較均部荷載作用下連續(xù)梁和多跨靜定梁的反力。 單元號(hào)(關(guān)) 顯示邊界條件 > 一般支承 (關(guān)), 釋放梁端約束(開(kāi)) ¿結(jié)果 / 反力和彎矩荷載工況/荷載組合> ST:均布荷載 ; 反力 > FXYZ顯示類型 > 數(shù)值(開(kāi)), 圖例

22、(開(kāi))數(shù)值 小數(shù)點(diǎn)以下位數(shù) ( 1 ) ; 指數(shù)型(關(guān)) ; 適用于選擇確認(rèn)時(shí)(開(kāi)) ¿圖 2.13 均布荷載引起的反力 以表格的形式查看均布荷載引起的的反力。比較外荷載總合和反力的總合來(lái)查看模型的建立和荷載的輸入是否恰當(dāng)。例題Z軸方向荷載為1.0 tonf/m2×20 m×3 = 60 tonf，與表格中Z軸方向的反力（FZ）總和相等。結(jié)果 / 分析結(jié)果表格 / 反力荷載組合> 均布荷載(ST) (開(kāi)) ; 溫度荷載(ST) (關(guān)) ¿圖 2.14 反力結(jié)果表格比較對(duì)溫度荷載的反力。結(jié)果 / 反力和彎矩荷載工況/荷載組合> ST:溫度荷載

23、; 反力 > FXYZ顯示類型> 數(shù)值 (開(kāi)), 圖例 (開(kāi)) ¿模型 1模型 2模型 3圖 2.15 溫度荷載產(chǎn)生的反力查看變形圖 查看溫度荷載產(chǎn)生的變形圖。 DXZ=. 顯示邊界條件 > 一般支承 (開(kāi)) ¿結(jié)果 / 變形 / 變形形狀荷載工況/荷載組合 > ST:溫度荷載 ; 變形 > DXZ顯示類型>變形前 (開(kāi)), 圖例 (開(kāi)) ¿模型 1 模型 2模型 3圖 2.16 溫度荷載產(chǎn)生的變形圖 查看內(nèi)力查看均布荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的彎矩。 結(jié)果 / 內(nèi)力 / 梁?jiǎn)卧獌?nèi)力圖荷載工況/荷載組合> ST:均布荷載 ; 內(nèi)力 &

24、gt; My選擇顯示 > 5 點(diǎn) ; 不涂色 ; 系數(shù) ( 2.0 )顯示類型> 等值線 (開(kāi)), 數(shù)值 (開(kāi)), 圖例 (開(kāi))數(shù)值 小數(shù)點(diǎn)以下位數(shù)( 1 ) ; 指數(shù)型(關(guān)) ; 適用于選擇確認(rèn)時(shí)(開(kāi)) ¿多跨靜定梁(模型 2)與連續(xù)梁(模型 1)相比，可以看出跨中彎矩減小，但支點(diǎn)彎矩增大的情況。還可以看出，設(shè)有一個(gè)鉸的多跨靜定梁（模型3）的鉸支點(diǎn)彎矩與（模型2）類似，無(wú)鉸部分的彎矩與（模型1）類似。圖 2.17 節(jié)點(diǎn)荷載產(chǎn)生的彎矩查看溫度荷載產(chǎn)生的彎矩。溫度荷載產(chǎn)生的變形圖(圖1.16)中，可以看出模型2兩邊的懸臂梁與中間的簡(jiǎn)支梁的變形是相互獨(dú)立的。溫度荷載不會(huì)約束梁

25、的變形，所以也不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力。結(jié)果 / 內(nèi)力 / 梁?jiǎn)卧獌?nèi)力圖荷載工況/荷載組合> ST:溫度荷載 ; 內(nèi)力 > My顯示選項(xiàng) > 精確解 ; 不涂色 ; 放大 ( 2.0 )顯示類型 >等值線 (開(kāi)), 數(shù)值 (開(kāi)) 數(shù)值 小數(shù)點(diǎn)以下位數(shù)( 1 ) ; 指數(shù)型(關(guān)) ; 適用于選擇確認(rèn)時(shí)(開(kāi)) ¿圖 2.18 溫度荷載產(chǎn)生的彎矩圖習(xí)題1. 請(qǐng)查看如下圖相同跨徑的簡(jiǎn)支梁，多跨靜定梁，連續(xù)梁及支點(diǎn)部分加強(qiáng)的梁的正彎矩依次減小，而負(fù)彎矩依次增大。 8 m結(jié)構(gòu)力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真實(shí)驗(yàn)課程：框架結(jié)構(gòu)指導(dǎo)書(shū)3. 框架分析概述計(jì)算框架結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下的內(nèi)力和計(jì)算支座位移結(jié)構(gòu)內(nèi)力

26、和變形。Ø 材料彈性模量 : 1.0 kip/ft2Ø 截面截面面積(Area): 1.0 ft2截面慣性矩(Iyy): 1.0 ft4Ø 荷載1 . 給模型的橫梁施加1.5 kips/ft 的均布荷載2 .節(jié)點(diǎn)2和12施加 (+) X方向的集中荷載 25kips 圖 3.1 分析模型本例題是全構(gòu)件剛體連接的模型1和單元的中間設(shè)置鉸接的模型2兩個(gè)模型。查看有無(wú)鉸接條件兩個(gè)框架的內(nèi)力和變形形狀的差異。模型 1模型2圖 3.2 分析模型設(shè)定基本環(huán)境打開(kāi)新文件, 以框架.mgb為名存檔。文件/ 新文件文件/ 保存 ( 框架 )設(shè)定單位體系和結(jié)構(gòu)類型。 工具 /單位體系

27、長(zhǎng)度> ft ; 力> kips ¿ 圖 3.3 設(shè)定單位體系在分析2維平面的結(jié)構(gòu)的時(shí)候，就要約束平面以外的所有自由度。比如X-Z 平面結(jié)構(gòu),就要約束所有節(jié)點(diǎn)的Dy, Rx, Rz 自由度。這種節(jié)點(diǎn)約束條件，我們可以把分析范圍局限在2維平面上,自動(dòng)約束平面以外的約束條件。為了便于X-Z平面結(jié)構(gòu)的建模，把X-Z平面定義為用戶坐標(biāo)系 (UCS) x-y 平面。²²參照在線幫助的 “用戶坐標(biāo)系和柵格”部分模型 / 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型>X-Z 平面 ¿模型 / 定義用戶坐標(biāo)系 / X-Z 平面 坐標(biāo)>原點(diǎn) ( 0, 0, 0 ) 旋轉(zhuǎn)角度&

28、gt;角度 ( 0 ) ¿ 捕捉軸線 ( 關(guān) ), 正面 (開(kāi) )圖 3.4 設(shè)定用戶坐標(biāo)系在用戶坐標(biāo)系 (UCS) x-y 平面布置 1ft 間隔的點(diǎn)柵格(point grid)。模型 / 定義軸網(wǎng)/ 定義點(diǎn)格柵格間距>dx, dy ( 1, 1 ) ¿圖 3.5 設(shè)定點(diǎn)柵格定義材料和截面輸入材料和截面。為了便于分析用 用戶定義類型和 數(shù)據(jù)類型。模型 / 特性 / 材料一般>名稱 ( 材料 ) ; 類型>用戶定義 用戶定義>規(guī)范>無(wú)分析數(shù)據(jù)>彈性模量 ( 1 ) ¿模型 /特性/ 截面數(shù)值截面號(hào) ( 1 ) ; 名稱( 截面

29、) ; 截面形狀>實(shí)腹長(zhǎng)方形截面截面特性值> 面積 ( 1 ) ; Iyy ( 1 ) ¿ 圖 3.6 定義材料 圖 3.7 定義截面建立節(jié)點(diǎn)和單元用捕捉點(diǎn)柵格建立節(jié)點(diǎn)和梁?jiǎn)卧?(beam element)。用鼠標(biāo)編輯功能依次點(diǎn)擊UCS坐標(biāo)系的坐標(biāo) (0, 0, 0) 和 (0, 30, 0) 建立單元1。參照點(diǎn)的坐標(biāo)值可以在畫(huà)面下端的狀態(tài)欄上查看(圖 3.8 )。 節(jié)點(diǎn)號(hào), 單元號(hào)模型 / 單元 / 建立單元 單元類型>一般梁/變截面梁材料>1 : 材料 ; 截面>1 : 截面²打開(kāi)捕捉點(diǎn)功能的話，可用鼠標(biāo)點(diǎn)擊畫(huà)面上的任意點(diǎn)柵格(grid p

30、oint)來(lái)建立節(jié)點(diǎn).交叉分割>節(jié)點(diǎn) ( 開(kāi) ) ;單元 ( 開(kāi) ) ; 節(jié)點(diǎn)連接 ( 1, 2 )8²²U (0, 30, 0)U(0, 0, 0) U (0, 30, 0)²點(diǎn)擊 顯示選項(xiàng)，可以調(diào)節(jié)label的大小和字體U(0, 0, 0)圖 3.8 建立單元1用鼠標(biāo)編輯功能依次指定用戶坐標(biāo)系的坐標(biāo) (30, 0, 0), (30, 30, 0)和 (0, 30, 0), (30, 30, 0) 建立單元2和單元3 (圖 3.9)。被捕捉的用戶坐標(biāo)系(UCS)、整體坐標(biāo)系(GCS)的坐標(biāo)值顯示在畫(huà)面下端的狀態(tài)條里。 圖 3.9 建立單元 2,3為了在已建

31、立的單元中央輸入鉸支點(diǎn), 用分割單元功能把單元1、2、3等分。只在模型 2中輸入鉸接條件。模型 /單元 / 分割單元 點(diǎn)格 ( 關(guān) ), 捕捉點(diǎn) ( 關(guān) ), 全選 分割>單元類型>線單元 ; 等距離x方向分割數(shù)量>2 ¿ 圖 3.10 分割單元輸入邊界條件完成了結(jié)構(gòu)建模, 給兩個(gè)柱的下端部輸入固定支承條件。²參照用戶手冊(cè)的 “自由度約束條件”對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)以剛體條件約束自由度來(lái)反應(yīng)固定支撐。²模型 / 邊界條件 / 一般支承 自動(dòng)對(duì)齊 單選 ( 節(jié)點(diǎn) : 1, 3 )選擇>添加 ; 支承條件類型> Dx, Dz, Ry (開(kāi)) 

32、1;²支撐條件標(biāo)志的右上的三角形指節(jié)點(diǎn)局部坐標(biāo)系（節(jié)點(diǎn)局部坐標(biāo)系未指定時(shí)為整體坐標(biāo)系）X軸方向的平移自由度，順時(shí)針依次為Y、Z軸方向的平移自由度，繞X、Y、Z軸方向的旋轉(zhuǎn)自由度。 圖 3.11 輸入支承條件輸入荷載定義荷載工況為輸入均布荷載和節(jié)點(diǎn)荷載，首先定義荷載工況。 荷載 / 靜力荷載工況名稱 ( 荷載 1 ) ; 類型>用戶定義的荷載名稱 ( 荷載 2 ) ; 類型>用戶定義的荷載 ¿圖 3.12 輸入荷載工況輸入靜力荷載給梁?jiǎn)卧?、?jié)點(diǎn)輸入均布荷載、節(jié)點(diǎn)荷載(圖 3.1)。荷載 / 梁?jiǎn)卧奢d(單元) 單選 (單元 : 3, 6 )荷載工況名稱>荷載

33、 1 ; 選擇>添加 荷載類型>均布荷載 ; 方向>整體坐標(biāo)系 Z V數(shù)值>W ( -1.5 ) ¿荷載 / 節(jié)點(diǎn)荷載 單選( 節(jié)點(diǎn) : 2 )荷載工況名稱> 荷載 2 ; 選擇>添加 節(jié)點(diǎn)荷載>FX ( 25 ) ¿圖 3.13 輸入荷載建立模型 2 為了比較全部剛體連接的模型1和使用3個(gè)鉸接的模型2的分析結(jié)果，建立模型2。用復(fù)制和移動(dòng)功能向右復(fù)制模型 1來(lái)建立模型2。(圖 3.14)模型 /單元 / 復(fù)制和移動(dòng) 全選 形式>復(fù)制 ; 移動(dòng)和復(fù)制>等間距dx, dy, dz ( 40, 0, 0 ) ; 復(fù)制次數(shù) (

34、1 )²可以同時(shí)復(fù)制輸入在復(fù)制對(duì)象的邊界條件和荷載。復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性, 復(fù)制單元屬性(開(kāi))² ¿復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性 邊界條件>一般支承 (開(kāi)) 靜力荷載>節(jié)點(diǎn)荷載 (開(kāi)) ¿ 復(fù)制單元屬性 靜力荷載>梁?jiǎn)卧奢d (開(kāi)) ¿40 ft 圖 3.14 建立模型 2輸入內(nèi)部鉸支給模型 2輸入內(nèi)部鉸接。激活模型 2，輸入邊界條件 (Beam End Release).模型 / 邊界條件 / 釋放梁端約束選擇最新建立的個(gè)體， 激活 單選 (單元 : 7, 8, 9 ) 選擇>添加/替換 選擇類型釋放比率>i-節(jié)點(diǎn)>My, Mz ( 關(guān) ) ¿圖 3.15 輸入鉸接點(diǎn)運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析完成所有框架結(jié)構(gòu),邊界條件以及荷載,運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析. 全部激活 分析 / 運(yùn)行分析查看分析結(jié)果查看變形圖查看重力方向荷載(荷載 1)下結(jié)構(gòu)變形圖 (deformed shape)。模型 2的梁中間的鉸接點(diǎn)上發(fā)生了與懸臂梁相似的大變形。結(jié)果 / 位移/ 位移形狀 荷載工況/荷載組合>ST:荷載1 ; 成分>DXZ