黄祖慰大学生结构设计竞赛指导讲义.docx
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黄祖慰大学生结构设计竞赛指导讲义
第六讲MIDAS桥梁结构模型入门
讲授人:
黄祖慰
打开软件;
另存到一个指定的文件夹(自己创立的新文件夹,目的是使用方便);
开始操作:
在主菜单中选择工具>单位体系
在长度栏中选择mm
在力栏中选择N
点击确认按钮
选中
菜单系统
在主菜单中选择工具>用户指定>工具条。
在工具条目录中将节点、单元、特征打钩
对单元工具条上的蓝色部分用鼠标指定后若放到自己所需的位置。
使用相同的方法可以排列
使用相同的方法可以排列节点工具条和特性工具条
点击工具条对话框结束按钮
以改进后的桥梁教学模型作为例子
一、定义材料
此次分析的桥梁模型材料的力学参数为:
顺纹弹性模量E=1.0103MPa、顺纹抗拉强度σ=30MPa。
主菜单中选择模型>材料和截面特征>
材料
点击添加那妞,调出材料数据对话框
输入材料名称桐木
类型选择:
用户自定义
规范:
无
输入弹性模量1e+3
泊松比这里取0.25
单位换算
9.8*0.3/1000000牛/立方毫米
在容重处直接输入9.8*0.3/1000000
其他不考虑,若找到准确数据可填
点击确认按钮
材料定义完毕
材料定义完了可以通过编辑对材料的属性进行修改
二、定义截面
主菜单中选择模型>材料和截面特征>截面
点击添加,一次添加以下截面
添加时输入截面名称,选择截面类型,点击用户,输入杆件参数
截面类型有:
杆号,名称,类型,截面形状
1,横梁,用户,T型
2,纵梁,用户,箱型
3,拉条,用户,实腹长方形截面
4,主梁竖杆,用户,箱型
5,横断面竖杆,用户,H型
6,下横联杆件,用户,矩形
具体软件对话框如下:
截面定义完毕:
三、建立模型
建立节点单元
节点号(开);
自动对齐(开);
选择正视图
点击模型、节点、建立节点(节点起始号这一栏始终不管)
输入:
坐标0,0,0复制次数6距离在DX上填100点击适用,如下图所示
点击
复制移动节点按钮
用
选择节点号为2-6的节点输入项目如下图输入框所示,点击适用便可生成8-12节点
建立单元:
建立纵梁:
点击菜单、模型、单元、建立单元
在建立单元的对话框里面选择单元类型为一般梁/变截面梁
材料选择桐木截面选择纵梁
截面选择纵梁一次点击1,2;2,3;3,4;4,5;5,6;6,7;节点建立起纵梁单元
建立主梁竖杆:
打开建立单元的对话框,方法同上,只需把截面改成主梁竖杆,依次分别点击节点2,8;……6;12;建立竖杆
按照上述方法建立起拉条
复制主梁:
在单元建立的对话框里面
形式:
复制
等间距:
DY:
170复制次数选择1
用
选择已经建立了的全部单元和节点
点击适用,主梁即复制好,点击视图
即可显示出上图。
建立横向连接系:
点击视图
显示正面,通过
从左上角滑至右下角选择边上的一片竖向构件:
节点显示为粉红色,单元显示为艳蓝色表示已经被选定。
点击
只显示上一部分的构件,其他部分消隐。
点击
可有如下显示:
先建立横梁,打开单元建立对话框,将截面选为横梁,依次连接节点2与14:
建立下表面的连接构件,方法同上,效果如下图:
为了建立中间的竖杆,需要对单元43与单元44进行分割
选择菜单、模型、单元、分割
,进入对话框
选择等间距,再通过
选择单元43,44。
点击适用,单元分割,形成新的节点25,26。
建立中间竖杆:
建立拉条:
注意此时,在对话框BETA角这一栏要输入90,建立构件效果如下:
复制横向连接系
通过
选择已经建立好的横向联结系,点击
,显示全部单元
打开单元复制对话框
选择等间距,在DX项输入100,复制次数填写4。
点击适用
建立端横梁,注意将BETA角项改回0:
建立桥面
添加材料:
纸参数:
弹性模量100MPa泊松比设为0.25
纸张容重设为桐木3倍
在容重处直接输入3*9.8*0.3/1000000
建立桥面边界节点
复制节点1,向DY方向复制距离为-15,选择节点方式可以用
;
复制节点13,向DY方向复制距离为15,选择节点方式可以用
;
这样,就建立出两个新的节点,节点35和节点36
复制节点,操作参考复制横向联结系,但注意此时是节点复制,DY=0,DX=100,复制次数为6,点击适用,效果如下
打开单元建立对话框
单元类型选择板
材料选择纸
点击
新建厚度,点击确认,下图0.7是纸张厚度。
依次选中桥面4个角点即可生成桥面
到此为止,模型所有构件建立完毕
四、边界条件
梁桥类型属于简支梁
打开菜单、模型、边界条件、一般支承
点击视图
按钮
左下角的点选择支承条件为:
DXDYDZ
用
选择节点1,点击适用。
用
选择节点13,支承方向改成DXDZ,点击适用
用
选择节点7,支承方向改成DYDZ,点击适用
用
选择节点19,支承方向改成DZ,点击适用
至此,边界条件添加完毕。
五、施加荷载
自重:
菜单、荷载、静力荷载工况
名称(结构自重)类型:
恒荷载添加关闭
菜单、荷载、自重在Z处填写-1,点击添加,关闭
添加集中荷载这里取最大的6kg,g取10,60N
菜单、荷载、静力荷载工况
名称(集中荷载)类型用户自定义
点击添加关闭
菜单、荷载、节点荷载,打开对话框,将荷载工况选为集中荷载在FZ处填写-60
选取跨中要求施加集中荷载的节点,点击适用。
如图桥梁跨中箭头所示即为添加的集中应力,其值的大小可以通过选着显示选项显示出来。
模拟小车荷载:
在此只模拟最不利情况:
小车每个重4kg,每个小车4个轮子。
每辆小车相当于4个1kg的荷载。
最不利状态为:
跨中集中荷载6kg,两辆小车串联行驶至跨中。
选择两端端横梁,将梁单元等间距分割,点击关闭。
双击左侧菜单的横梁
然后点击
,只显示横梁
点击
,用
选择右边横梁,点击
,只显示右边横梁
分割单元,架设小车右侧轮子压在横梁右端,假设小车轮子中心间距为5cm,纵向横向间距为10mm(上一次比赛中,小车实际上外轮距51mm轮宽13mm,前后轮距离为145mm)。
分割横梁单元:
分割点距离右端5cm,选中显示的横梁单元,小车车轮的另一接触点
点击分割单元
(在菜单中可以找到),点钟分割单元任意间距项,x方向填入35
点击适用
点击荷载,进入静力荷载工况,荷载名称:
小车等效荷载,类型:
用户自定义。
关闭
点击菜单,荷载,节点荷载,荷载工况选择小车串联FZ项填-10
选中靠近跨中的6个节点(假设两个车轮重合),如图,节点编号为52,53,54,3,4,5
添加节点荷载:
第一辆小车,选中节点3,52,53,4,点击适用
第二辆小车,选中节点4,53,5,54,点击适用
注意,4,53节点有两个重合的节点荷载。
到此为止,模型荷载施加完毕。
六、模型计算与结果查看
如上面过程都检查无误之后,开始进行计算。
点击
,开始进行计算。
在查看结果之前,进行荷载组合
点击菜单,结果,荷载组合,
名称自定义
(1),在荷载工况里面选取集中荷载,串联小车,结构自重。
名称自定义
(2),在荷载工况里面选取集中荷载,结构自重。
点击关闭
查看结果:
当只有模型自重与集中荷载时,应当选择组合2
支座反力:
点击结果,反力,反力,将工况组合调至2,显示类型点击数值与图例。
得出对话框如下图
点击适用
支座反力结果如下:
查看荷载组1的支座反力操作同上,只是把组合项选为1,结果如下:
位移查看:
点击菜单,结果,位移,位移等值线
查看组合1,2的对话框分别如左图所示,点击适用
组合2下:
最大位移为5.0468mm
组合1下:
最大位移为12.304
查看单元内力:
点击菜单,结果,内力,梁单元内力,或者内力图,有如下对话框:
查看轴力时,点击FX,查看弯矩时,点击MY(原因是相对坐标)
查看的轴力图如下,正代表受拉,负代表受压图,以组合1的轴力图的作为例子:
查看应力:
查看应力的作用是根据应力大小调整杆件截面
点击菜单,结果,内力,梁单元应力,或者应力图,有如下对话框
同样以组合1作为例子,梁单元的应力和应力图如下:
七、在加载中的自振频率计算
另存一个文件
在振动荷载时:
跨中集中荷载改成3kg,小车串联。
点击节点荷载,选项如下图所示,集中荷载,替换,FZ填-30。
选取集中荷载点。
点击适用
修改完成,如上图所示。
将荷载装换为质量:
点击菜单,模型,质量,将荷载转换成质量,打开对话框:
选中节点荷载,在荷载工况里面选中集中荷载,点击添加。
在从荷载工况里面选择小车串联,点击添加,点击确认。
结果如上图所示。
点击菜单,荷载,结构类型
打开对话框,选着项目如下图所示:
点击菜单,分析,特征值分析控制,点击与输入的选项如下图所示:
点击确认
点击
运行
点击菜单,结果,周期与振型
对话框如下:
点击适用,分别选择6个模态的震动模态查看结果。
并且从图例中读出自振频率。
Mode1:
Mode2
Mode3
Mode4
Mode5
Mode6
.
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