MidasCivil建模过程大全.docx

1、MidasCivil建模过程大全第一章Midas/Civil建模的一般过程.1第一节建立模型.11-1设定操作环境.11-2确定结构类型.31-3定义材料.31-4定义截面.41-5输入节点和单元.51-6输入边界条件.81-7输入荷载.91-8运行结构分析.11 第二节结果查看.112-1查看反力.112-2查看变形和位移.112-3查看力.122-4查看应力.132-5梁单元细部分析（BeamDetailAnalysis）.142-6表格查看结果.16 第二章预应力混凝土梁的施工阶段分析.18 第一节概要.181.1桥梁概况及一般截面.181.2预应力混凝土梁的分析步骤.191.3使用的材

2、料及其容许应力.201.4荷载.21第二节设置操作环境. .22第三节定义材料和截面. . 22第四节建立结构模型. . .264.1利用建立节点和扩展单元的功能来建立单元. .264.2定义结构组、边界条件组和荷载组.264.3输入边界条件.28第五节输入荷载.295.1建立静力荷载工况.295.2输入恒荷载.305.3输入钢束特性值.305.4输入钢束形状.315.5输入钢束预应力荷载.34 第六节定义施工阶段.35 第七节输入移动荷载数据.407.2定义车道.407.2输入车辆荷载.417.2输入移动荷载工况。.42 第八节查看分析结果.448.1利用图形查看应力和构件力.448.2定义

3、荷载组合.488.3利用荷载组合查看应力.498.4查看钢束的分析结果.528.5查看荷载组合条件下的力.55第一章Midas/Civil建模的一般过程本章通过对简支梁的建模分析，介绍MIDAS/Civil的基本使用方法和一些基本功能。包含的主要容如下: MIDAS/Civil的构成及运行模式视图(ViewPoint)和选择(Select)功能关于进行结构分析和查看结果的一些基本知识(GCS,UCS, ECS等)建模和分析步骤(输入材料和截面特性、建模、输入边界条件、输入荷载、结构分析、查看结果)第一节建立模型1-1设定操作环境一、建立新项目(新项目)，命名项目名称，保存(保存)。二、定义单位

4、体系：kN(力), m(长度),其方法如下:工具单位体系长度选择m, 力(Mass) 选择kN点击也可使用窗口下端的状态条来转换单位体系。图1. 单位体系编辑窗口三、工具条定制：本例题主要使用工具条图标菜单。在主菜单选择工具用户制定工具条在工具条选择栏钩选相应的工具条点击也可以把鼠标移动到任一工具条位置，单击鼠标右键，在右键菜单中完成工具条的定制。图2. 工具条定制窗口主成分工具条次成分工具条对象选择工具条屏幕命令按钮视点命令按钮状态栏动态屏幕命令图3. 默认操作界面组成主成分工具条与次成分工具条都集成了许多常用的工具按钮，根据须要可很快地实现切换。1-2确定结构类型Midas/Civile是

5、为分析三维空间结构而开发的，而在以前的力学课中采用的都是把空间结构简化为平面结构来计算的，故对于二维平面的结构需约束不需要的自由度。对此可通过选择结构类型简单地处理。本例题的模型处于整体坐标系(Global Coordinate System, GCS)的X-Z平面，故可将结构指定为二维结构(X-Z Plane)。X方向表示为杆系单元的长度方向，Z方向为竖直方向。模型结构类型选择“X-Z平面”。点击图4. 确定结构类型1-3定义材料使用CIVIL数据库中含的材料Q235来定义材料。点击材料 (次成分工具条-特性)点击确认一般的材料号为1（参考图5) 在类型栏中选择钢材在钢材的规栏中选择GB03

6、(S)在数据库中选择Q235点击也可不使用图标菜单而使用关联菜单的材料和截面特性材料来输入。关联菜单可通过在模型窗口点击鼠标右键调出。图5. 输入材料数据1-4定义截面点击特性值/截面 (次成分工具条-特性) 点击使用含的数据库时，不需另行指定材料的名称，数据库中的名称会被自动输入。材料类型中包括钢材、混凝土、组合材料(SRC)、用户定义等4种类型，包含的规有 GB,ASTM,JIS,DIN,BS, EN, KS等。在类型栏中选择：数据库/用户截面编号：1 截面形状：工字形截面在数据库中选择：GB-YB 截面：HM 594x302x14/23 点击图6. 输入截面数据1-5输入节点和单元先简单

7、介绍一下鼠标编辑功能。在建立、复制节点和单元或者输入荷载等建模过程中，需输入坐标、距离、节点或单元的编号等数据，此时可使用鼠标点击输入的方式来代替传统的键盘输入方式。用鼠标点击一下输入栏，其变为草绿色时，即可使用鼠标编辑功能。为使用鼠标编辑功能需将捕捉功能激活，根据需要也可定义用户坐标系 (User-defined Coordi nate System, UCS)。点栅格是为了方便建模而在UCS的x-y平面显示的虚拟参照点。激活点栅格捕捉功能，鼠标就会捕捉距离其最近的参照点。一、建立节点正面, 点格 (开), 捕捉点 (开) 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开)模型 /用户坐标系统 / X-Z

8、平面坐标 原点 ( 0, 0, 0 )旋转角度 角度 ( 0 )处于开启状态的捕捉功能Element的1/2捕捉功能被激活时，鼠标就会捕捉单元的中点，另外也可将其设置为1/3或1/5。图7. 各种被激活的捕捉功能图标以及UCS本例采用先建立节点后再利用这些节点建立单元的方法来建模。节点号 (开), 单元号 (开)模型 / 节点 / 建立节点坐标 ( 0, 0, 0 )图8. 在原点(0, 0, 0)建立节点将建立的节点复制到梁单元的各节点位置。(将12m长的梁单元分割成6等分)节点 / 移动和复制单选 (节点 : 1 ) 移动和复制 等间距dx, dy, dz ( 2, 0, 0 ) ; 复制

9、次数 ( 6 )输入dx,dy,dz等两节点间距离时可使用鼠标编辑功能通过连续点击相应节点来方便地输入。点栅格间距的默认值为0.5m，可以此确认复制的节点间的距离是否正确。点栅格的间距可在模型定义轴网定义点格中调整。62 =12m图 9. 复制节点二、建立单元在“捕捉点”被激活的状态下利用“建立单元”功能输入梁单元。钩选“交叉分割”选项，则即使直接连接单元的起点(节点1)和终点(节点7)，在各节点处还是会自动分割而生成6个单元。单元/ 建立单元类型 一般梁/变截面梁材料1 :Q235；截面1 : HM HM 594x302x14/23 交叉分割 节点 (开)；节点连接 ( 1, 7 )若“交叉

10、分割”不钩选时连接1和7节点，则其它节点尽管位置上与新建单元重合，但两者间却无联系。如在节点2上作用一集中力，该荷载却不能传给单元。点击隐藏面，并切换视图，可如图显示输入的梁单元的实际形状。图10. 输入梁单元1-6输入边界条件使用一般支承输入边界条件，即将节点1的Dx, Dz自由度约束，把节点7的Dz自由度约束,使其成为简支梁。因为已将结构类型定义为了X-Z平面，故不需对Dy, Rx, Rz自由度再做约束。 MIDAS/CIVIL是三维空间结构分析程序，故每个节点有6个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx,Ry, Rz)。如图11所示，这6个自由度在模型中是由6个三角形按顺序组成的6边形表现

11、的，被约束的自由度其三角形颜色会变成绿色，以便区分。单元号 (关)边界条件 / 一般支撑单选 (节点 : 1 ) 选择 添加支撑条件类型Dx (开), Dz (开) 单选 (节点 : 7 )选择 添加支撑条件类型Dz (开)Dx代表节点坐标系(未定义节点坐标系时为整体坐标系)x轴方向的位移自由度，并按顺时针方向分别代表y、z 方向位移及绕x、y、z轴的转动位移。图11. 输入边界条件1-7输入荷载输入节点荷载、梁单元荷载、压力荷载等荷载前，需先定义静力荷载工况。荷载 /名称：活荷载（取个意义清楚的名称）类型：活荷载（选择对应的类型）荷载类型可选择用户自定义，建议选择既有类型，以便后处理中按公路

12、桥规进行荷载的自动组合。图12. 定义荷载工况在简支梁中央（节点4）输入大小为15kN的节点荷载。荷载 / 节点荷载单选 ( 节点 : 4 )荷载工况名称活荷载；选择添加； FZ ( -1 )节点荷载的方向为GCS的Z轴的反方向，故在FZ输入栏中输入-1。荷载的加载方向按+, -号来输入。节点荷载Fz图13. 输入节点荷载1-8运行结构分析建立简支梁单元、输入边界条件和荷载后，即可运行结构分析。分析/ 运行分析第二节结果查看2-1 查看反力查看反力的步骤如下。由结果可以看出分析结果与手算的结果一致。结果 / 反力 / 反力/弯矩荷载工况/荷载组合ST:活荷载 ; 反力FXYZ 显示类型 数值

13、(开) ; 图例 (开)选择FXYZ可同时查看水平反力和竖向反力。选择数值可在窗口显示结果的大小，选择图例可在窗口右侧查看最大、最小值。荷载如要在模型窗口显示施加的荷载，可点击节点1的反力结果显在荷载表单选择相图例示，应荷载类型(这里选择节点荷载)和荷载值即可。快速查询图13. 查看反力2-2 查看变形和位移节点号 (关)结果 / 位移 / 变形形状荷载工况/组合ST:活荷载 ; 成分DXYZ (DXYZ =显示组成变形 (开) ; 变形前 (开) 图例(开) 数值 (小数点 ( 3 ) ; 指数型 (开) 最大值最小值最大绝对值 ; 显示围(%) ( 1 )2 2+DX DY+DZ )2选择

14、的最大和最小值话，在显示围(%) 的结果就会在画面显示图14. 查看变形形状2-3 查看力构件力根据相应单元的单元坐标系输出。首先确认单元坐标系，并查看弯矩。图15中My为弯矩，Fz为剪力，Fx为轴力。显示 荷载 荷载值, 节点荷载 (关)单元 局部坐标轴 (开)初始画面 ; 隐藏(开)单元坐标系图15. 确认单元坐标系下面查看弯矩。结果 /力 / 梁单元力图荷载工况/荷载组合ST:活荷载 ; 力My显示选项5 点 (开) ; 线涂色 (开) ; 系数 (1) 显示类型等值线图 (开) ; 图例 (开)图16. 查看弯矩查看弯矩后查看剪力。结果 / 力 / 梁单元力图荷载组合/荷载工况ST:活

15、荷载 ; 力Fz 显示选项5 点 (开) ; 线涂色 (开) ; 系数 (1) 显示类型等值线图 (开) ; 数值 (开)图例(开) 数值小数点 ( 3 ) ; 指数型 (关)最大值最小值最大绝对值 (开) ; 显示围(%)( 1 )2-4 查看应力构件的应力成分(Components)中图17. 结构的剪力图Sax为单元坐标系x轴方向的轴向应力,Ssy, Ssz分别为单元坐标系y, z轴方向的剪切应力, Sby, Sbz分别为单元坐标系y, z轴方向的弯曲应力。Combined为组合应力，显示Sax Sby Sbz中的最大或最小值。下面选择Sbz成分查看弯曲应力。结果 / 应力 / 梁单元应

16、力荷载工况/荷载组合ST:活荷载 ; 应力Sbz 显示类型变形(开) ; 图例 (开)图18. 查看梁单元的弯曲应力2-5 梁单元细部分析（BeamDetailAnalysis）Midas/Civil可使用梁单元细部分析(Beam Detail Analysis)查看梁单元细部的位移、剪力、弯矩、最大应力的分布及截面的应力分布等。在梁单元细部分析画面的下端选择截面表单，图形上就会给出左侧截面应力(Stress Section, 图19的1)栏中选择的相应应力类型的结果。结果/梁单元细部分系荷载工况/荷载组合ST:活荷载 ; 单元号 ( 1 ) 截面应力Von-Mises可通过移动图19的，查看

17、梁单元i端到j端任意位置的结果。图19.查看梁的详细分析结果2-6 表格查看结果MIDAS/Civil可以对所有分析结果通过表格来查看。对于梁单元，程序会在5个位置(i, 1/4, 1/2, 3/4, j)输出结果。这里对13号单元的i端和j端的结果进行查看。结果 / 分析结果表格 / 梁单元 / 力节点或单元 (1to3) 荷载工况/组合ST:活荷载 (开) 位置号位置 i(开), 位置 j(开)图20. 激活纪录对话框图21. 13号梁单元的构件力对于表格输出的结果可以按递增或递减的顺序进行排序。排序时在表格上点击鼠标右键（右键关联菜单(Context Menu)）调出排序信息对话框后，将

18、要作为排序标准的列的名称从左侧移动到右侧，并通过排序(图22)功能调整各项的优先顺序。排序对话框钩选Asc|弯矩-y的话，会按表格弯矩-y 分类Asc|弯矩-y (开) ; 排序上递增顺序排列，取消钩选的话则按递减顺序排列。图22. 排序信息对话框另外还可按荷载工况查看梁单元的构件力(弯矩、剪力)。在右键关联菜单(Context Menu)选择按荷载工况查看在显示项中只钩选剪力-z，弯矩-y在显示荷载工况栏中钩选活荷载(ST)点击8图23. 按荷载工况查看梁单元的构件力第二章预应力混凝土梁的施工阶段分析第一节概要本例题使用一个简单的两跨连续梁模型（图2.1）来重点介绍MIDAS/Civil的施

19、工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。主要包括分析预应力混凝土结构时定义钢束特性、钢束形状、输入预应力荷载、定义施工阶段等的方法，以及在分析结果中查看徐变和收缩、钢束预应力等引起的结构的应力和力变化特性的步骤和方法。图2.1 分析模型1.1桥梁概况及一般截面分析模型为一个两跨连续梁，其钢束的布置如图2所示，分为两个阶段来施工。桥梁形式：两跨连续的预应力混凝土梁桥梁长度：L = 230 = 60.0 m3 m1 .5 m0 .2 m2 m0 .2 m0 .2 m1 .8 m0 .2 mCS1 CS23m12m 6m 6m1.5 m0.2 m0.2mL=30mL=30m2 m0.2 m图2.2 立面图和剖面图区分钢束坐标x (m)0122430364860钢束1z (m)1.50.22.61.8钢束2z (m)2.02.80.21.51.2预应力混凝土梁的分析步骤定义材料和截面建立结构模型输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载定义施工阶段输入