midas梁单元、板单元及实体单元悬臂梁模型的建立及结构分析要点.pdf
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1、梁单元、板单元及实体单元悬臂梁 北京迈达斯技术有限公司 目录 简要 1 设定操作环境 1 输入材料和截面数据. 2 定义材料 . 2 定义截面 . 2 定义厚度 . 2 建立悬臂梁模型 3 输入梁单元 . 3 输入板单元 . 4 输入实体单元 . 5 修改单元坐标系. 6 分割单元 . 7 输入边界条件 8 输入荷载 9 运行结构分析 . 12 查看分析结果 . 13 查看反力 13 查看变形和位移 14 查看内力 15 查看应力 19 2-1 简要 本例题介绍使用梁单元、板单元、实体单元来建立悬臂梁,并查看各 种单元分析结果的方法。 模型如图 1所示,截面为长方形(0.4m x 1m),长
2、20m 。 图1. 悬臂梁模型 设定操作环境 打开新项目 (新项目) ,保存 (保存) 为 Cantilever. mcb。 文件 / 新项目 文件 / 保存 ( 悬臂梁 ) 单位体系做如下设置。 工具 / 单位体系 长度m ; 力tonf 材料 : C30 固定端 实体单元 梁单元 板单元 长 : 20m 1m 0.4m 2-2 输入材料和截面数据 定义材料 模型 / 材料和截面特性 / 材料 类型 混凝土 ; 规范 GB-Civil(RC) ; 数据库 30 定义截面 使用 User Type ,输入实腹长方形截面(0.4m 1m) 。 模型 / 材料和截面特性 / 截面 数据库 / 用户
3、 名称 SR ; 截面类型 实腹长方形截面 用户 ; H ( 0.4 ) ; B ( 1 ) 定义厚度 模型 / 材料和截面特性 / 厚度 数值 厚度号 (1) ; 面内和面外 ( 0.4 ) 图2. 定义材料图3. 定义截面图 4. 定义厚度 对于面内厚度和面 外厚度的说明请参考 在线帮助手册。 2-3 建立悬臂梁模型 输入梁单元 使用扩展功能建立梁单元。 标准视图, 自动对齐(开), 单元号 (开) 模型 / 节点 / 建立 坐标 ( 0, 0, 0 ) 模型 / 单元 / 扩展单元 全选 扩展类型 节点线单元 单元属性 单元类型 梁 材料 1:30 ; 截面 1 : SR ; Beta
4、Angle ( 0 ) 生成形式 复制和移动 ; 复制和移动等间距 dx, dy, dz ( 20, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 1 ) 图5. 输入梁单元 2-4 输入板单元 首先将梁单元复制到板单元的输入位置后,通过扩展功能将梁单 元扩展成板单元。 模型 / 单元 / 复制和移动 选择最新建立的个体 形式 复制 移动和复制等间距 ; dx, dy, dz ( 0, 0.5, -2 ) 复制次数 ( 1 ) 模型 / 单元 / 扩展单元 选择最新建立的个体 扩展类型 线单元平面单元 目标 移动 (on) 单元属性 单元类型 板单元 材料 1:30 ; 厚度 1 : 0.4 生成形式 复制
5、和移动 复制和移动 等间距 dx, dy, dz ( 0, -1, 0 ) ; 复制次数 ( 1 ) 图6. 利用复制的梁单元建立板单元 选择删除的话,复 制的梁单元被扩展后 会自动被删除。选择 移动的话,该梁单元 会移动到生成的板单 元的末端。 2-5 输入实体单元 使用同样的方法,将板单元复制到实体单元的输入位置后,通过 扩展功能将板单元扩展成实体单元。 模型 / 单元 / 复制和移动 选择最新建立的个体 模型 复制 复制和移动等间距 ; dx, dy, dz ( 0, 0, -1.5 ) 复制次数 ( 1 ) 模型 / 单元 / 扩展单元 选择最近建立的个体 扩展类型 平面单元实体单元
6、目标 移动 (on) 单元属性 单元类型 实体 材料 1:30 生成类型 复制和移动 复制和移动等间距 dx, dy, dz ( 0, 0, -0.4 ) ; 复制次数 ( 1 ) 图7. 输入实体单元模型 2-6 修改单元坐标系 单元的内力是以相应单元的单元坐标系为准输出的,因此适当地赋予 单元坐标系,可使查看结果变得更为方便 本例题中使用Change Element Parameters功能将所有单元的坐 标系修改为统一的单元坐标系。 显示 单元 局部坐标轴 (开) 模型 / 单元 / 修改单元参数 全选 参数类型 修改单元坐标轴 模型 参考单元 ( 1 ) 与参考单元对齐坐标轴优先顺序1
7、st (Loc-z);2nd (Loc-y) 图8. 修改板单元和实体单元的单元坐标系 修改前 修改后 2-7 分割单元 板单元和实体单元的大小会影响分析结果的精度。这里将板单元按单 元坐标系的 x方向分割成 20份,将实体单元按单元坐标系的x,y 方向分别分 割成 40份和 2份。 模型 / 单元 / 分割单元 单选( 单元 : 3 ) 分割 单元类型 平面 ; 等间距 x方向分割数量 ( 20 ) y方向分割数量 ( 1 ) 单选( 单元 : 5 ) 分割 单元类型 实体 ; 等间距 x方向分割数量 ( 40 ) y方向分割数量 ( 2 ) z方向分割数量 ( 1 ) 显示 单元 局部坐标
8、轴 (off) 图9. 被分割的板单元和实体单元 2-8 输入边界条件 输入各单元模型的边界条件(固定端)。 模型 / 边界条件 / 一般支撑 平面选择 平面 YZ 平面 ; X 坐标 (0) 选择 添加 支撑条件类型D-All (开), R-All (开) 图10. 输入悬臂梁的边界条件 实体单元没有旋转 自由度,因此不需约 束。但由于是和其他 单元一同定义边界条 件,因此方便约束所 有自由度。 2-9 输入荷载 对于梁单元使用Element Beam Loads功能 , 对于板单元和实体单元 使用Pressure Loads功能按悬臂梁的重力方向(GCSZ轴) 输入 1tonf/m的 均布
9、荷载。 荷载工况 1 : UL-Beam 荷载工况 2 : UL-Plate 荷载工况 3 : UL-Solid 荷载 / 静力荷载工况 名称( UL-Beam ) ; 类型 用户定义的荷载 名称( UL-Plate ) ; 类型 用户定义的荷载 名称( UL-Solid ) ; 类型 用户定义的荷载 图11. 定义荷载工况 2-10 使用Element Beam Loads功能输入梁单元的均布荷载。 荷载 / 梁单元荷载 单选( 单元 : 1 ) 荷载工况名称UL-Beam 荷载类型 均布荷载 方向 整体坐标系 Z ; 投影 No ; 数值 相对值 x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ;
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