流體力學(xué) 拱結(jié)構(gòu)分析算例課件

拱結(jié)構(gòu)分析算例課件介紹使用MIDAS/CIVIL的拱建模助手生成梁?jiǎn)卧M成的拱結(jié)構(gòu)例題分析拱高度(H)和長(zhǎng)度(L)之比(H:L)分別為1:4、1:5和1:7的拱結(jié)構(gòu)，比較其產(chǎn)生的位移和內(nèi)力輸入材料和截面特性定義邊界約束運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析查看結(jié)果建立梁結(jié)構(gòu)模型

主梁和吊桿梁模型拱肋模型建立吊桿鉸接約束1拱結(jié)構(gòu)構(gòu)成材料鋼材GB(S)Grade3

拱肋吊桿主梁均布荷載p=1tonf/m

拱高10m拱高12.5m拱高7.143m跨徑10@5=50m截面拱肋

:箱形

1000×1000×20mm主梁

:箱形

1000×1000×20mm吊桿

:工字形截面500×200×10/16mm234定義單位體系捕捉、選擇等開關(guān)狀態(tài)控制狀態(tài)條坐標(biāo)的動(dòng)態(tài)顯示5設(shè)定結(jié)構(gòu)類型為X-Z平面

6定義材料3個(gè)頁面對(duì)話框材料對(duì)話框截面對(duì)話框厚度對(duì)話框7在設(shè)計(jì)類型中選鋼材在鋼材規(guī)范中選GB(S)在數(shù)據(jù)庫中選Grade38數(shù)據(jù)庫的內(nèi)定名稱Grade3即材料的名稱9200GPa輸入主梁、拱肋和吊桿材料10點(diǎn)擊截面定義主梁和拱肋截面選擇用戶名稱：主梁和拱肋截面形狀：箱型截面點(diǎn)擊添加11偏心>中-中心

主梁和拱肋箱型截面尺寸下緣厚度腹板距離截面高度外寬度腹板厚度上緣厚度12定義吊桿梁截面選擇數(shù)據(jù)庫>GB-YB

名稱：吊桿/HN500×200×10/16

截面形狀：工字型截面在截面名稱欄里可以直接輸入截面名稱或者選擇數(shù)據(jù)庫欄里的所需截面，構(gòu)成名稱

13截面高度H=0.5m寬度B1=0.2m腹板厚度tw=10mm翼緣厚度tf1=16mm內(nèi)切圓半徑r1=20mmB2默認(rèn)等于B1tf2默認(rèn)等于tf1

HN500x200x10/16工字型截面尺寸14定義截面成功時(shí)的界面15拱建模命令從主菜單中選擇模型>結(jié)構(gòu)建模助手>拱。從樹形菜單的菜單表單中選擇模型>結(jié)構(gòu)建模助手>拱16拱建模助手對(duì)話框有2個(gè)頁面插入對(duì)話框頁面

輸入/編輯對(duì)話框頁面

17拱建模助手對(duì)話框輸入/編輯對(duì)話框頁面

類型：選擇拱形(圓、等投影間距拋物線、等間距拋物線、等投影間距橢圓、等間距橢圓、等投影間距懸鏈線、等間距懸鏈線等。)18拱建模助手對(duì)話框插入對(duì)話框頁面

插入點(diǎn)：輸入建立的拱的原點(diǎn)在全局坐標(biāo)系(用戶坐標(biāo)系)下插入點(diǎn)的坐標(biāo)

旋轉(zhuǎn)：輸入拱的布置方向，即輸入拱繞全局坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸X、Y、Z旋轉(zhuǎn)的角度α、β、γ

或者用鼠標(biāo)在輸入?yún)^(qū)內(nèi)單擊，并在工作窗口中點(diǎn)擊插入點(diǎn)的位置，則程序?qū)⒆詣?dòng)將該點(diǎn)的坐標(biāo)顯示在輸入框內(nèi)19拱建模助手對(duì)話框建模類型>拋物線形1;分割數(shù)量(10)跨度(50);高度(12.5);邊界條件>無材料>1:Grade3;截面>1:主梁和拱肋輸入/編輯對(duì)話框頁面20拱建模助手對(duì)話框建模插入點(diǎn)

(0,0,0)旋轉(zhuǎn)>Alpha(0);Beta(0);Gamma(0)插入對(duì)話框頁面21拱建模助手拱肋建模結(jié)果22用擴(kuò)展單元功能來建立模型的吊桿

23β=0，z方向?qū)?yīng)高度方向y方向?qū)?yīng)寬度方向單元坐標(biāo)系x方向是節(jié)點(diǎn)N1到節(jié)點(diǎn)N2的方向當(dāng)單元是線性單元(桁架，梁等)，指定β角定義構(gòu)件繞x軸的方位

yzx單元坐標(biāo)系數(shù)學(xué)上yz方向定義不是唯一的由β角等限制其唯一性24用擴(kuò)展單元功能來建立模型的吊桿

β=0，生成的吊桿單元β=900，生成的吊桿單元25用擴(kuò)展單元功能來建立模型的吊桿

法向：垂直于投影基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面的投影方向。向量方向：在任意方向投影，輸入在投影方向上的x,y,z矢量分量P1：位于基準(zhǔn)線上的點(diǎn)的坐標(biāo)。P2：位于基準(zhǔn)線上的另外一點(diǎn)的坐標(biāo)。26窗口選擇(節(jié)點(diǎn):2to10)擴(kuò)展類型>節(jié)點(diǎn)線單元單元屬性>單元類型>梁?jiǎn)卧牧?gt;1:Grade3;截面>2:HN500×200×10/16Beta角(90)生成類型>投影;投影形式>將節(jié)點(diǎn)投影在直線上定義基準(zhǔn)線P1(0,0,0),P2(50,0,0)

用擴(kuò)展單元功能來建立模型的吊桿

27拱肋和吊桿的模型28用建立單元功能來建立模型的主梁

29節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)11之間輸入主梁

單元類型>一般梁/變截面梁材料>1:Grade3;截面>1:肋和梁

;Beta角

(0)交叉分割>節(jié)點(diǎn)(開);單元(開)節(jié)點(diǎn)連接(1,11)30拱肋、吊桿和主梁

建模成功的的界面31輸入邊界條件

約束模型1左端(節(jié)點(diǎn)1)的Dx、Dz方向自由度來輸入鉸支條件，約束右端(節(jié)點(diǎn)11)的Dz方向的自由度來輸入滾動(dòng)支座條件32輸入邊界條件

單選(節(jié)點(diǎn):1)選擇>添加;支承條件類型>Dx,Dz,(開)

單選(節(jié)點(diǎn):11)選擇>添加;支承條件類型>Dz(開)

33節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)11邊界約束約束左端鉸支條件約束右端滾動(dòng)支座條件34吊桿的兩端輸入鉸接條件

原先建模時(shí)吊桿作為梁?jiǎn)卧嬖谒^的固端約束，現(xiàn)釋放為鉸接約束條件

35吊桿的兩端輸入鉸接條件

交叉線選擇(單元:11to19)單元號(hào)(開)選項(xiàng)>添加/替換

選擇釋放和約束按鈕鉸-鉸36定義靜力荷載工況在名稱一欄中鍵入均布荷載輸入節(jié)點(diǎn)荷載、梁?jiǎn)卧奢d、壓力荷載等荷載前，需先定義靜力荷載工況(StaticLoadCase)

直接按快捷鍵F9啟動(dòng)荷載/靜力荷載工況37建立靜力荷載工況在類型一欄中選擇用戶定義的荷載

點(diǎn)擊添加，然后關(guān)閉1tonf/m大小的均布荷載，使用梁?jiǎn)卧奢d功能輸入

38啟動(dòng)梁?jiǎn)卧奢d對(duì)話框39施加均布荷載方向>整體坐標(biāo)系

Z

數(shù)值>相對(duì)值

;x1(0);x2(1);w(-1)

窗口選擇主梁?jiǎn)卧x擇確認(rèn)施加均布荷載成功40建立模型2和模型3

復(fù)制模型1來建立模型2和模型3。同時(shí)復(fù)制輸入在模型1的均布荷載和邊界條件。

形式>復(fù)制;移動(dòng)和復(fù)制>等距離dx,dy,dz(0,0,-15)

復(fù)制次數(shù)(2)復(fù)制節(jié)點(diǎn)屬性(開)復(fù)制單元屬性(開)41建立模型2和模型3

模型2模型1模型342用調(diào)整節(jié)點(diǎn)距離功能修改復(fù)制的拱(模型2,模型3)的高度

模型2模型1模型3模型2窗口選擇(節(jié)點(diǎn):22~30)

選擇類型>用戶選擇

43用調(diào)整節(jié)點(diǎn)距離功能修改復(fù)制的拱(模型2)的高度

間距縮放系數(shù)>sfx(1.0);sfy(1.0);sfz(4/5)間距縮放參考點(diǎn)>用戶設(shè)定(25,0,-15);44用調(diào)整節(jié)點(diǎn)距離功能修改復(fù)制的拱(模型3)的高度

間距縮放系數(shù)>sfx(1.0);sfy(1.0);sfz(4/7)窗口選擇(節(jié)點(diǎn):42~50)間距縮放參考點(diǎn)>用戶設(shè)定(25,0,-30);選擇類型>用戶選擇

4546模式--前處理模式和后處理模式用戶在前處理模式下輸入和修改建模數(shù)據(jù)，在后處理模式中校核模型分析結(jié)果(例如反力，位移，單元反力和應(yīng)力)或者執(zhí)行設(shè)計(jì)任務(wù)

順利完成對(duì)模型的分析后，前處理模式就自動(dòng)轉(zhuǎn)化為后處理模式運(yùn)行結(jié)果分析運(yùn)行分析之后產(chǎn)生結(jié)果文件***.out后處理模式不運(yùn)行分析47查看結(jié)果位移

DX：整體坐標(biāo)系X軸方向的位移分量DY：整體坐標(biāo)系Y軸方向的位移分量DZ：整體坐標(biāo)系Z軸方向的位移分量位移是關(guān)于整體坐標(biāo)系定義的

48查看變形圖拱的高度越低，撓度就越大。拱高度越小,剛度越小

49查看彎矩內(nèi)力圖拱的高度越低對(duì)主梁和拱肋作用的彎矩的絕對(duì)值越大，拱肋和主梁交接處的彎矩減少

荷載工況/荷載組合>ST:均布荷載內(nèi)力>My顯示類型：等值線(開)

顯示選項(xiàng)>5點(diǎn)線涂色圖例

50梁?jiǎn)卧獌?nèi)力圖

Fx：?jiǎn)卧植孔鴺?biāo)系x軸方向的軸力Fy：?jiǎn)卧植孔鴺?biāo)系y軸方向的剪力Fz：?jiǎn)卧植孔鴺?biāo)系z(mì)軸方向的剪力Fyz：同時(shí)輸出單元局部坐標(biāo)系y、z軸方向的剪力

Mx：繞單元局部坐標(biāo)系x軸方向的扭矩。My：繞單元局部坐標(biāo)系y軸方向的彎矩。Mz：繞單元局部坐標(biāo)系z(mì)軸方向的彎矩。Myz：同時(shí)輸出繞單元局部坐標(biāo)系y、z軸方向的彎矩。內(nèi)力圖是關(guān)于單元局部坐標(biāo)系定義的

51梁?jiǎn)卧獌?nèi)力圖

不涂色：僅顯示梁內(nèi)力圖的外輪廓。線涂色：在節(jié)點(diǎn)和四等分點(diǎn)處用彩色線表現(xiàn)內(nèi)力圖。實(shí)體涂色：內(nèi)力圖用彩色涂面精確：提供沿包括兩端節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的梁?jiǎn)卧L(zhǎng)的的梁內(nèi)力圖

5點(diǎn)：提供梁長(zhǎng)的四等分點(diǎn)及兩端節(jié)點(diǎn)