midasGen開口節(jié)點(diǎn)細(xì)部分析分析

1、例題7 開口部詳細(xì)分析例題. 開口部詳細(xì)分析概要 此例題將介紹利用midas Gen對(duì)開口部分的建模分析方法。此例題的步驟如下：1. 簡(jiǎn)介2. 設(shè)置基本操作環(huán)境3. 輸入構(gòu)件材料以及截面數(shù)據(jù)4. 建立結(jié)構(gòu)模型5. 輸入邊界條件6. 定義及輸入荷載7. 運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析8. 查看分析結(jié)果 1.簡(jiǎn)介 本例題介紹的是梁的腹板存在圓形開口部時(shí)，為對(duì)開口部進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)而進(jìn)行的建 模、分析及查看結(jié)果的過(guò)程，材料采用Q235，基本數(shù)據(jù)如圖(1)所示：梁?jiǎn)卧獏^(qū)間梁?jiǎn)卧獏^(qū)間板單元詳細(xì)模型區(qū)間50kN/m(a) 模型概要 圖1 具有圓形開口部的梁構(gòu)件和開口部的詳細(xì)分析模型 2.設(shè)置基本操作環(huán)境1.主菜單選擇 工具設(shè)置

2、單位系: 單位體系為（kN,m）2.設(shè)置用戶坐標(biāo)系 主菜單選擇 結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系/平面UCS X-Z平面為了容易輸入以及查看結(jié)果，使梁的單元坐標(biāo)系與整體坐標(biāo)系一致來(lái)建立模型。利用 X-Z 將梁腹板面設(shè)置為 UCS x-y 平面后，點(diǎn)擊 正面 使得操作畫面與 UCS x-y 平面一致。 1.在結(jié)構(gòu)菜單點(diǎn)擊 X-Z 2.在 坐標(biāo) 輸入欄輸入 0, 0, 0 3.在 角度輸入欄輸入 0注：在選擇 后點(diǎn)擊鍵，則可以省略第 5 階段。 4.點(diǎn)擊 鍵 5.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 正面 3.輸入構(gòu)件材料以及截面數(shù)據(jù) 1.主菜單選擇 特性材料材料特性值： 添加：材料號(hào)：1 名稱：Q235 規(guī)范：GB03(S) 圖2 定義材

3、料 2.主菜單選擇特性截面厚度：添加：定義厚度（0.01，0.015，0.02，0.04） 圖3 定義厚度 4. 建立結(jié)構(gòu)模型 1.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元節(jié)點(diǎn)建立節(jié)點(diǎn)為了方便圓形洞口以及垂直 、水平加勁板的輸入，在 UCS x-y 平面建立 定位洞口和加勁板基準(zhǔn)的9個(gè)節(jié)點(diǎn)。 由于圓形洞口周邊的加勁板關(guān)于洞口中心橫軸和豎軸對(duì)稱，故只建立開口 部右側(cè)上端的1/4部分的模型后利用對(duì)稱復(fù)制功能可完成剩余部分的建模。 1.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)號(hào)、 單元號(hào) ，可以顯示節(jié)點(diǎn)號(hào)和單元號(hào) 2.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 自動(dòng)對(duì)齊，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)縮放 3.在主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元建立節(jié)點(diǎn) 4.在坐標(biāo)(x, y, z) 輸入欄輸入

4、 0 0 0 5.點(diǎn)擊鍵 6.在樹形菜單中(圖 4的u)選擇 移動(dòng)/復(fù)制節(jié)點(diǎn) 7.在圖標(biāo)菜單選擇 全選 8.在 形式 選擇欄選擇 復(fù)制 9.在 復(fù)制和移動(dòng) 選擇欄選擇 任意間距 10.在 方向選擇欄選擇 x 11.在 間距 輸入欄輸入 0.8, 0.7 12.點(diǎn)擊鍵 13.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 全選 14.在 任意間距的 方向 選擇欄選擇 y 15.在 距離 輸入欄輸入 .7 .3 16.點(diǎn)擊 鍵 17.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 用窗口選擇 后選擇節(jié)點(diǎn) 1 18.在 形式 選擇欄選擇 移動(dòng) 19.在 方向 選擇欄選擇 x 20.在 距離 輸入 0.5 后點(diǎn)擊鍵 打開的圖標(biāo) 1圖4 在單元輸入位置生成節(jié)點(diǎn)2.主

5、菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元擴(kuò)展 利用復(fù)制節(jié)點(diǎn)的同時(shí)生成單元的“擴(kuò)展單元”功能在開口部邊框的圓管形加勁板位置輸入梁?jiǎn)卧?此梁?jiǎn)卧糜诶脭U(kuò)展(Extrude)功能生成圓管形加勁板。 1.選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元擴(kuò)展 2.在 擴(kuò)展類型 選擇欄選擇 節(jié)點(diǎn) 線單元 3.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 用窗口選擇后選擇節(jié)點(diǎn) 1 4.在 單元類型 選擇欄選擇 梁?jiǎn)卧?5.在 材料 選擇欄選澤 1 : Q235 6.在 截面 輸入欄輸入截面號(hào)999 7.在 生成形式 輸入欄選擇 旋轉(zhuǎn) 8.在 復(fù)制次數(shù) 輸入欄輸入 8 9.在 旋轉(zhuǎn)角度 輸入欄輸入 90/8 10.在 旋轉(zhuǎn)軸選擇欄選擇 z-軸 11.在 第一點(diǎn) 輸入欄輸入 0,

6、 0, 0 12.點(diǎn)擊 鍵圖5 在開口部邊框生成臨時(shí)梁?jiǎn)卧?3.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元節(jié)點(diǎn)分割節(jié)點(diǎn) 現(xiàn)在對(duì)節(jié)點(diǎn)2和5以及4和5之間的區(qū)間進(jìn)行四等分。1.點(diǎn)擊 自動(dòng)調(diào)節(jié)縮放 (Toggle off)2.在 等間距 的 分割數(shù)量 輸入欄輸入 43.點(diǎn)擊分割的節(jié)點(diǎn)號(hào)輸入欄后用鼠標(biāo)連續(xù)指定節(jié)點(diǎn)2、5以及節(jié)點(diǎn)4和5 圖6 為了輸入板單元分割節(jié)點(diǎn)4.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元建立單元 利用節(jié)點(diǎn)生成板單元。按逆時(shí)針?lè)较蜻B接是為了統(tǒng)一生成的板單元的單 元坐標(biāo)系，以便以后分割單元時(shí)可以有效地使用 分割單元 功能。 1.在單元工具條選擇 建立單元 注：生成單元時(shí)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的指定順序決定單元坐標(biāo)系，故輸入時(shí)最好維持一

7、定的順序。板單元的單元坐標(biāo)系請(qǐng)參考分析&設(shè)計(jì)手冊(cè)中的midas Gen的數(shù)值分析模型單元種類和主要考慮事項(xiàng) 板單元2.在 單元類型 選擇欄選擇 板,確認(rèn) 4 節(jié)點(diǎn) 3.在 材料名稱選擇欄選擇 1 : Q235 4.在 厚度. 選擇欄選擇 0.025.用鼠標(biāo)指定節(jié)點(diǎn)連接輸入欄后連接節(jié)點(diǎn) 1, 2, 18, 10 來(lái)生成板單元 96.連接節(jié)點(diǎn) 10, 18, 19, 11 生成板單元 10 7.與上面相同的方法依次連續(xù)生成板單元 11 到 168.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 收縮單元 (Toggle on)9.點(diǎn)擊 交叉分割 刪除 標(biāo)識(shí)10.連接節(jié)點(diǎn) 2, 3, 6, 5 來(lái)輸入板單元 17 11.連接節(jié)點(diǎn)

8、5, 6, 9, 8 來(lái)輸入板單元 18 12.連接節(jié)點(diǎn) 4, 5, 8, 7 來(lái)輸入板單元 19 注：在工具參數(shù)設(shè)置首選項(xiàng)菜單，為了用戶操作方便可以改變 midas Gen的初期操作環(huán)境。(柵格、捕捉等數(shù)據(jù)庫(kù))圖7 生成圓形開口部的板單元圖8 生成腹板處其余的板單元5.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元分割 為了形成優(yōu)良的有限元網(wǎng)格(Fine Mesh)，把輸入的板單元按適當(dāng)?shù)拇?小分割。1.在圖標(biāo)菜單使用 用交叉線選擇 選擇 區(qū)域的板單元(單元 9 到 16)2.在 單元類型 選擇欄選擇 其他平面單元 3.在 分割 選擇欄選擇 等間距 4.在 X方向分割數(shù)量 輸入欄輸入 3 5.在 Y方向分割數(shù)量

9、 輸入欄輸入 1 6.點(diǎn)擊 鍵7.點(diǎn)擊 單選選擇 區(qū)域的單元 178.在 分割數(shù)量 x 以及 y 輸入欄分別輸入 4 9.點(diǎn)擊 鍵10.選擇 和 區(qū)域的單元 18, 1911.在 X方向分割數(shù)量 輸入欄輸入 4 12.在 Y方向分割數(shù)量 輸入欄輸入 2 打開的圖標(biāo) 13.點(diǎn)擊 鍵 圖9 分割腹板處的板單元6.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元建立單元 為了建立垂直、水平加勁板以及上端的翼緣，先在加勁板和翼緣的位置輸入 梁?jiǎn)卧?，然后利用單元擴(kuò)展功能，將梁?jiǎn)卧獢U(kuò)展為板單元1.在樹形菜單中(圖10 u)選擇 建立單元 2.在 單元類型 選擇欄選擇 一般梁/變截面梁 3.在 截面 輸入欄輸入截面號(hào)9984.點(diǎn)

10、擊 交叉分割/節(jié)點(diǎn) 表示 5.用鼠標(biāo)點(diǎn)擊 節(jié)點(diǎn)連接 輸入欄后連接節(jié)點(diǎn) 4 和 58 來(lái)輸入臨時(shí)梁6.連接節(jié)點(diǎn) 2 和 8 來(lái)輸入臨時(shí)梁7.在 截面 輸入欄輸入截面號(hào)9978.點(diǎn)擊 節(jié)點(diǎn)連接輸入欄后連接節(jié)點(diǎn) 7 和 9 來(lái)在上端翼緣位置輸入臨時(shí)梁1圖10 在加強(qiáng)部分和翼緣的位置輸入梁?jiǎn)卧?.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元鏡像利用面對(duì)稱功能對(duì)開口部詳細(xì)模型的剩下的3/4部分生成單元。1.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 全選 和 自動(dòng)調(diào)節(jié)縮放 2.在 形式 選擇欄選擇 復(fù)制 3.在 鏡像平面 選擇欄選擇 z-x 平面4.確認(rèn) y : 0 后點(diǎn)擊 鍵5.在工具菜單點(diǎn)擊 全選 6.在 鏡像平面 選擇欄選擇 y-z 平面7.

11、確認(rèn) x : 0 點(diǎn)擊 8.點(diǎn)擊 鍵打開的圖標(biāo) 圖11 完成模型的腹板部分8.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元擴(kuò)展 把臨時(shí)輸入的梁?jiǎn)卧獢U(kuò)展為板單元來(lái)完成圓形開口部的翼緣、垂直和水平加 勁板以及梁的翼緣。1.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 標(biāo)準(zhǔn)視圖 2.圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 設(shè)定全局坐標(biāo)系 3.選擇 工作目錄樹和前次對(duì)話框選項(xiàng) (圖12的u) 4.在 特性值截面 雙擊截面號(hào)999(圓形管加強(qiáng) 加勁板)5.在單元工具條點(diǎn)擊 將單元擴(kuò)展 6.在 擴(kuò)展類型 選擇欄選擇 線單元 平面單元 7.在 厚度 選擇欄選擇 1 : 0.01 8.在 生成形式 選擇欄選擇 復(fù)制和移動(dòng) 9.在 等間距 的 dx, dy, dz 輸入欄輸入 0,

12、- 0.1, 0 10.在 復(fù)制次數(shù) 輸入欄輸入 3 輸入11.點(diǎn)擊 鍵12.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 選擇屬性 13.在 選擇屬性 選擇 截面 14.選擇截面號(hào) 998(垂直、水平加勁板)15.點(diǎn)擊 鍵16.點(diǎn)擊 鍵17.在 厚度 選擇欄選擇 2 : 0.015 18.點(diǎn)擊 鍵19.與步驟1216相同的方法選擇截面號(hào) 997(梁的翼緣)20.在 厚度 選擇欄選擇 4 : 0.04 21.在 復(fù)制數(shù)量 輸入欄輸入 4 22.點(diǎn)擊鍵23.點(diǎn)擊 鍵1圖12 完成開口部詳細(xì)模型的一側(cè)9.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元鏡像 為了生成詳細(xì)模型的另一面的翼緣和加勁板，先選擇腹板外的其余部 分，然后利用對(duì)稱復(fù)制功能完成開

13、口部的詳細(xì)模型。1.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 全選 2.在樹形菜單中 工作 選項(xiàng)的 特性值厚度 選擇厚度號(hào) 20 : 0.02 后點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵3.在關(guān)聯(lián)菜單選擇 解除選擇4.在單元工具條選擇 單元鏡像 5.在 鏡像平面 選擇欄選擇 z-x 平面6.點(diǎn)擊 鍵圖13 完成的開口部詳細(xì)模型10.主菜單選擇節(jié)點(diǎn)/單元節(jié)點(diǎn)建立節(jié)點(diǎn) 完成開口部加強(qiáng)部分詳細(xì)模型的輸入后，為了輸入支承條件把梁?jiǎn)卧娱L(zhǎng)到兩端的支承點(diǎn)。生成梁?jiǎn)卧埃谳斎胫С袟l件的位置生成節(jié)點(diǎn)。注：沒(méi)有輸入的軸的其它坐標(biāo)值會(huì)默認(rèn)定為 0。 1.在 坐標(biāo)(x, y, z) 輸入欄輸入 - 3 2.在 復(fù)制次數(shù) 輸入欄輸入 1 3.在 距離(dx, dy,

14、 dz) 輸入欄輸入 94.點(diǎn)擊 鍵圖14 在梁的支承點(diǎn)生成節(jié)點(diǎn)11.主菜單選擇 節(jié)點(diǎn)/單元單元建立單元1.在 單元類型選擇欄選擇 一般梁/變截面梁2.在 材料號(hào) 選擇欄選擇 1:Q235 3.點(diǎn)擊 截面號(hào) 選擇欄右側(cè)的 鍵4.點(diǎn)擊 鍵5.在 數(shù)據(jù)庫(kù)/用戶 選項(xiàng)選擇 工字型截面 6.選擇 用戶7.在 名稱 輸入欄輸入 H 2000x800x20/40 8.在 H, B1, tw , tf1 ，B2, tf2輸入欄分別輸入 2, 0.8 ,0.02 , 0.04，0.8 ,0.049.點(diǎn)擊 鍵10.點(diǎn)擊 鍵11.在 截面 選擇欄選擇 1 : H 2000x800x20/4012.連接要生成梁?jiǎn)卧?/p>

15、的節(jié)點(diǎn)圖15 生成開口部詳細(xì)模型兩端的梁?jiǎn)卧?. 輸入邊界條件 1.主菜單選擇 邊界邊界一般支承 在梁的兩端輸入邊界條件。1.作為邊界條件在 D-All 和 RX 打 2.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 窗口選擇 3.選擇梁的兩端節(jié)點(diǎn) 4.點(diǎn)擊 鍵圖16 輸入邊界條件 2.主菜單選擇 邊界連接剛性連接 利用 剛性連接 功能，給輸入為線單元的梁和輸入為板單元的詳細(xì)模型賦予連續(xù)條件，使其變形協(xié)調(diào)。1.點(diǎn)擊 主節(jié)點(diǎn)號(hào)碼 輸入欄后，用鼠標(biāo)指定與左側(cè)的梁相交的節(jié)點(diǎn)來(lái)自動(dòng)輸入2.在 類型 選擇欄點(diǎn)擊 鍵3.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 用平面選擇 4.選擇 YZ 平面 5.用鼠標(biāo)指定開口部詳細(xì)模型左端的任一節(jié)點(diǎn)6.點(diǎn)擊 鍵7.點(diǎn)擊 鍵

16、8.與步驟 37 相同的方法在右側(cè)連接部輸入主節(jié)點(diǎn)/從屬節(jié)點(diǎn)的剛性連接條件圖17 設(shè)置剛性連接6.定義及輸入荷載條件 1.主菜單選擇 荷載靜力荷載建立荷載工況靜力荷載工況1.建立荷載工況DL，類型為用戶自定義的荷載（USER） 圖18 定義靜力荷載工況 2.主菜單選擇 荷載靜力荷載梁荷載梁?jiǎn)卧奢d1.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 自動(dòng)對(duì)齊 2.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 單選 3.選擇開口部詳細(xì)模型兩端的梁4.在樹形菜單中選擇 梁?jiǎn)卧奢d(單元) 注：荷載的數(shù)值為負(fù)，表示方向向下。 5.在 荷載工況名稱 選擇欄選擇 DL 6.在 數(shù)值 的 W 輸入欄輸入 - 50 7.點(diǎn)擊 鍵圖19 在梁上端輸入等分布荷載 3.主菜單

17、選擇 荷載靜力荷載結(jié)構(gòu)荷載/質(zhì)量節(jié)點(diǎn)荷載1.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 用平面選擇 2.選擇 XZ 平面 3.指定位于開口部詳細(xì)模型的腹板部分的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)4.點(diǎn)擊 鍵5.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 激活 6.點(diǎn)擊 窗口 放大詳細(xì)模型7.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 用多邊形選擇 注：在圖標(biāo)菜單使用 多邊形選擇或 交叉線選擇來(lái)選擇單元時(shí)，為了結(jié)束選擇雙擊鼠標(biāo)。8.如圖20的u選擇要輸入集中荷載的節(jié)點(diǎn) 9.在樹形菜單中選擇 節(jié)點(diǎn)荷載 10.在 荷載工況名稱選擇欄選擇 DL 11.在 FZ 輸入欄輸入 - 50 * 3 /16 12.點(diǎn)擊 鍵13.利用 窗口選擇 選擇沒(méi)有加載的詳細(xì)模型兩終端的2個(gè)節(jié)點(diǎn)14.在 FZ 輸入欄輸入 - 5

18、0 * 3/16/2 15.點(diǎn)擊 鍵16.點(diǎn)擊 鍵17.在圖標(biāo)菜單選擇 全部激活 18.在工作選項(xiàng)的 靜力荷載靜力荷載工況 選擇 梁?jiǎn)卧奢d 后點(diǎn)擊鼠標(biāo) 右鍵19.在關(guān)聯(lián)菜單選擇 顯示荷載 20.查看輸入的 梁?jiǎn)卧奢d21.與1718相同的方法查看 節(jié)點(diǎn)荷載 1圖20 在開口部詳細(xì)模型輸入集中荷載7.運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析主菜單選擇 分析運(yùn)行運(yùn)行分析8.查看分析結(jié)果1. 查看構(gòu)件應(yīng)力因本例題中開口部的詳細(xì)模型是用板單元建立的，故對(duì)分析結(jié)果主要查看開口 部周圍的變形和應(yīng)力變化。1.在視圖菜單點(diǎn)擊 消隱 (Toggle on)2.在視圖菜單點(diǎn)擊 收縮單元 (Toggle off)3.在主菜單選擇 結(jié)果結(jié)果應(yīng)力平面應(yīng)力/板單元應(yīng)力 4.在 應(yīng)力 選擇欄選擇 Sig-XX 5.在 顯示類型 選擇欄的 等值線、圖例 打 6.點(diǎn)擊 鍵圖21 板單元的應(yīng)力等值線圖2. 局部方向內(nèi)力合力 為了把詳細(xì)分析的結(jié)果應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要由截面上各個(gè)板單元或?qū)嶓w單 元的各節(jié)點(diǎn)上發(fā)生的單元的內(nèi)力匯總算出該截面處構(gòu)件的內(nèi)力。 在這里利用 局部方向內(nèi)力的合力功能自動(dòng)算出詳細(xì)模型和梁?jiǎn)卧瞬康臉?gòu)件 內(nèi)力。1.在圖標(biāo)菜單點(diǎn)擊 初始畫面