迈达斯软件初学

1、建立模型目录设定操作环境 . 4 定义材料 . 6 输入节点和单元 . 8 输入边界条件 . 14 输入荷载 . 15 运行结构分析 . 17 查看反力 . 17 查看变形和位移 . 18 查看内力 . 19 查看应力 . 22 梁单元细部分析（Beam Detail Analysis） . 23 表格查看结果 . 25 建立模型2设定操作环境 . 29 建立悬臂梁 . 31 输入边界条件 . 33 输入荷载 . 33 建立模型3建模 . 35 输入边界条件 . 37 输入荷载 . 37 建立模型4建立两端固定梁 . 40 输入边界条件 . 42 输入荷载 . 43 建立模型56781 摘要本

2、课程针对初次使用 MIDAS/Civil 的技术人员，通过悬臂梁、简支梁等简单的例题，介绍了 MIDAS/Civil 的基本使用方法和功能。包含的主要内容如下。1.MIDAS/Civil的构成及运行模式2.视图(View Point)和选择(Select)功能3.关于进行结构分析和查看结果的一些基本知识(GCS, UCS, ECS等) 4.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) 使用的模型如图 1 所示包含 8 种类型，为了了解各种功能分别使用不同的方法输入。悬臂梁、两端固定梁简支梁62 = 12 m2 3 截面 : HM 440×30

3、0×11/18材料 : Q235 图1. 分析模型建立模型²也可使用窗口下端的状态条(图3(b)来转换单位体系。设定操作环境首先建立新项目(新项目)，以Cantilever_Simple.mcb为名保存( 保存)。文件 /新项目文件 /保存( Cantilever_Simple )单位体系是使用 tonf(力), m(长度)。1.在新项目选择工具>单位体系 ²2.长度 选择m, 力(质量) 选择tonf(ton)3.点击工具 / 单位体系长度>m ; 力>tonf ¿本例题将主要使用图标菜单。默认设置中没有包含输入节点和单元所需的图标，

4、用户可根据需要将所需工具条调出，其方法如下。1.在主菜单选择工具>用户定制>工具条2.在工具条选择栏勾选节点, 单元, 特性3.点击4.工具>用户定制>工具条工具条>节点 (开), 单元 (开), 特性 (开) 4 ²移动新调出的工具条时，可通过用鼠标拖动工具条名称(图3(a)的)来完成。对于已有的工具条则可通过拖动图3(a)的来移动。图 2. 工具条编辑窗口将调出的工具条参考图 3 拖放到用户方便的位置。（a）调整工具条位置之前5 缩放 & 移动视 点特 性单 元动态视点节 点轴网 & 捕捉选 择激活钝化状 态 条定义材料（b）调整工具

5、条位置之后图 3. 排列工具条使用 Civil 数据库中内含的材料 Grade3 来定义材料。6 ²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。²使用内含的数据库时，不 需 另 行 指 定 材 料 的 名称，数据库中的名称会被自动输入。库>Grade3 ¿²设计类型中包括钢材、混 凝 土 、 组 合 材 料 ( S RC ) 、 用 户 定 义 等4 种 类型，包 含的规范有GB(中国), ASTM（美国）, JIS（日本）, DIN（德国）,B S （ 英 国 ） , E N （

6、欧洲）, KS（韩国）等。1.点击材料²2.点击3.确认一般的材料号为1（参考图4) 4.在类型 栏中选择钢材5.在钢材的规范栏中选择GB(S) ²6.在数据库中选择Grade3 ²7.点击模型/ 材料和截面特性 /材料设计类型>钢材 ; 钢材规范>GB(S) ; 数据7 定义截面图 4. 输入材料数据模型 / 材料和截面特性 /截面数据库/用户 ; 截面形状>工字形截面 ; 数据库; 数据库>KS截面名称>H 440×300×11/18 偏心>中心 ¿图5. 输入截面数据8 Y Z X 输入节点和

7、单元Civil 是为分析三维空间结构而开发的，对于二维平面内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，（自动约束 Y 方向的位移和绕 X 轴和 Z 轴的转动)。故可将结构指定为二维结构(X-Z Plane)。模型 / 结构类型结构类型>X-Z 平面建模之前先简单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

8、使用鼠标编辑功能。对于大部分前处理工作都可使用鼠标编辑功能，用户手册或例题资料中的8标志即表示该处可使用鼠标编辑功能。9 ²捕捉功能的详细说明请 参考在线帮 助手册。²点栅格的间距可在模型>定义轴网>定义点格中调整。²单元的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。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 Coordinate System, UCS)。点栅格是为了方便建模而在 UCS 的 x-y 平面内显示的虚拟参照点。激活点栅格捕捉功能，鼠标就会捕捉

9、距离其最近的参照点。²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 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点 格UCS GCS 单元 1/2 捕捉10 和 UCS 图 6. 各种被激活的捕捉功能图标以及 GCS对于模型，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 )8图 7. 在原点(0, 0, 0)建立节点(0, 0, 0) 11 ²状

10、态条的U指UCS, G指GCS。²开启自动对齐可将新 建 立 的 节 点 、 单 元及 整 个 模 型 自 动 缩 放使其充满窗口。²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。²点 栅 格 间距的默认值为0 . 5 m， 可 以此确认复制的节点间的距离是否正确。图 7. 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) 自动对齐 (开) ²模型 / 节点 /移动和复制单选 (节点 : 1 ) 移动和复制 >等间距²dx, dy

11、, dz ( 2, 0, 0 )8 ; 复制次数 ( 6 )¿62 = 12 m图 8. 复制节点12 ²输 入 单 元 时 使用鼠标编辑功能的话，点击节点的同时会生成单元，故不 需 另 行 点 击键。²点 击消隐可如图显示输入的梁单元 的 实 际 形状。在 捕捉点 被激活的状态下利用 建立单元 功能输入梁单元勾选交叉分割(图 9 的)的话，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。模型/ 单元 /建立单元类型 > 一般梁 / 变截面梁材料>1 : Grade3 ; 截面>1 : HM 440

12、x300x11/18 交叉分割 > 节点 (开) ; 节点连接 ( 1, 7 )8²13 输入边界条件图 9. 输入梁单元²右 上 角 ( D x )代 表使用一般支承输入边界条件，即将节点 1 的 Dx, Dz, Ry 自由度约束使其成为悬臂梁。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 10 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 边形表现的，被约束的自由度其三角形颜色

13、会变成绿色，以便区分。单元号 (关) 模型 / 边界条件 / 一般支承单选 (节点 : 1 ) 选择> 添加支撑条件类型>Dx (开), Dz (开), Ry (开) ¿14 输入荷载图 10. 输入边界条件(固定端) 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(Static Load Case)。荷载 / 静力荷载工况名称 ( NL ) ; 类型>用户定义的荷载15 ²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。图 11. 定义荷载工况在悬臂梁中央

14、（节点 4）输入大小为 1 tonf 的节点荷载。荷载 / 节点荷载单选 ( 节点 : 4 ) 荷载工况名称>NL ; 选择>添加 ; FZ ( -1 )¿加载方向GCS Z 轴图 12. 输入节点荷载16 ²选 择 F X Y Z可 同 时查看 水平反力和 竖向反力。运行结构分析建立悬臂梁单元、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。（竖向反力 1tonf，弯矩6 tonf*m）结果 / 反力 /反力/弯矩荷载工况/荷载组合>ST:NL ; 反力>FXYZ ²

15、;显示类型> 数值 (开) ; 图例 (开) ² ¿17 ²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。²如要在模型窗口显示施 加的荷载， 可点击显 示， 在荷 载表单 选择相应荷 载类型 ( 这 里 选 择 节 点 荷载)和荷载值即可。²在后处理模式中开启快速查询(Fast Query )的话，鼠标所在的节点 或单元的相 关分析结 果就会在画 面上显示。²DXYZ 荷载数值节点 1 的反力结果图 13. 查看反力查看变形和位移查看集中荷载的位移。节点号 (关) 结果 / 位移 /变形形状图例快

16、速查询=DX2+ DY2+ DZ2荷载工况/组合>ST:NL ; 内力组成>DXYZ ²显示组成>变形 (开) ; 变形前 (开) 图例(开) ²输出小数点后3位数。²选择最大和最小值的话，在显示范围内(%)的结果就会在画面显示。数值>小数点 ( 3 ) ; 指数型 (开) ²最大值最小值>最大绝对值 ; 显示范围(%) ( 1 ) ² ¿18 ²对于单元坐标系的查看内力图 14. 查看变形形状说明请参考在线帮助手册。²取消之前显示的节点荷载。²将单元坐标系显示于画面。

17、78;回 到 初 始 画 面 状态。构件内力根据相应单元的单元坐标系输出²。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)²单元>单元坐标轴 (开) ²初始画面 ² ; 隐藏(开) 19 ²通过内力图查看构件内力。单元坐标系图 15. 确认单元坐标系下面查看悬臂梁中点作用集中荷载时的弯矩。结果 /内力 /梁单元内力图 ²荷载工况/荷载组合>ST:NL ; 内力>My 显示选项>5 点 (开) ; 线涂色 (开) ; 系数 (1)

18、 显示类型>等值线图 (开) ; 图例 (开) ¿20 图 16. 查看弯矩查看弯矩后查看剪力。结果 / 内力 /梁单元内力图荷载组合/荷载工况>ST:NL ; 内力>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) ; 显示范围(%)( 1 ) ¿21 查看应力图 17. 结构的剪力图构件的应力成分(Components)中Sax 为轴力产生的沿单元坐标系 x 轴方向的轴向正

19、应力, Ssy, Ssz 分别为剪力产生的沿单元坐标系 y, z 轴方向的剪切应力, Sby, Sbz 分别为绕单元坐标系 z 轴和 y 轴弯矩产生的的弯曲正应力。Combined 为组合应力，显示 Sax ± Sby ± Sbz 中的最大或最小值。下面选择 Sbz 成分查看弯曲正应力。22 结果 / 应力 /梁单元应力荷载工况/荷载组合>ST:NL ; 应力>Sbz 显示类型>变形(开) ; 图例 (开) ¿图 18. 查看梁单元的弯曲正应力梁单元细部分析（Beam Detail Analysis）进行完一般静力分析(移动荷载分析、反应谱分析除

20、外)后，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内的应力分布等。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。详细内容请参考在线帮助手册。结果 / 梁单元细部分析23 ²可通过移动图19的，查看梁单元i端到j端任意位置的结果。荷载工况/荷载组合>ST:NL ; 单元号 ( 1 ) 截面应力>Von-Mises 图 19. 查看梁的详细分析结果24 表格查看结果MIDAS/Civil 可以对所有分析

21、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 / 内力节点或单元 (1to3) 荷载工况/组合>ST:NL (开) 位置号>位置 i(开), 位置 j(开) ¿图 20. 激活纪录对话框25 图 21. 1 3 号梁单元的构件内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调出排序信息对话框后，将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(Priority, 图 22 的1)功能调整

22、各项的优先顺序。C 排序对话框表格>弯矩-y 分类²钩选Asc|弯矩-y的话，会按递增顺序排列，取消钩选的话则按递减顺序排列。Asc|弯矩-y (开) ² ; 排序>上26 ²可 选 择 指 数 形 式 输 出 结果。图 22. 排序信息对话框下面介绍指定分析结果表格形式的方法。在类型对话框中可对结果的小数点位置、列宽、数值的对齐方式等进行调整。类型对话框弯矩-y>格式>指数形式² ; 小数点 (2) ¿27 ²在 表 格 下 端 根 据 选 择 的项目会有不同的表单，各表单分别显示相应内容的分析结果。图 23

23、. 设定表格类型的对话框及结果另外还可按荷载工况查看梁单元的构件内力(弯矩、剪力)。1.在关联菜单(鼠标点击右键)选择按荷载工况查看2.在显示项中只钩选剪力-z，弯矩-y3.在显示荷载工况栏中钩选 NL(ST)4.点击28 图 24. 按荷载工况查看梁单元的构件内力建立模型2设定操作环境MIDAS/CIVIL 是由以下两种模式组成的。Ø前处理模式 : 建立模型并输入荷载、边界条件等Ø后处理模式 : 查看结果及输出结果29 由于要在与模型1相同的文件里建立模型2，故需将已进行完结构分析而处于后处理模式的状态转换到前处理模式。前处理模式30 正面图25. 转换模式建立悬臂梁模型

24、2使用的材料和截面特性与模型1相同，在这里使用建立单元(Create Elements)功能输入一个梁单元后，通过分割单元(Divide Elements)功能将其等分为 6 个梁单元。对已分析的模型进行编辑的话，会出现如下对话框询问是否要删除分析结果。此时若要删除分析结果，可选择是；若想保留分析结果，可将原文件以别的名称另存为新的文件后再进行编辑。这里选择删除。在距离节点 1 和节点 7 用户坐标系 UCS y 方向(GCS Z) -3 m的位置输入节点 8 和节点 9。节点号(开)模型 / 单元 /建立单元类型>一般梁/变截面梁材料>1 : Grade3 ; 截面>1 :

25、 HM 440x300x11/18 节点连接 ( 8, 9 )831 ²使用选择最新建立的个体 功能可选择最近 建 立 的 节 点 和 单元。图26. 输入单元下面将输入的梁单元使用分割单元功能等分为 6 个梁单元。单元号 (开) ; 隐藏 (关) 模型 / 单元 /分割单元选择最新建立的个体 ²分割>单元类型>线单元 ; 等间距分割数量 ( 6 ) ¿32 输入边界条件图 27. 输入 6 个等间距梁单元输入悬臂梁固定端的边界条件。模型/ 边界条件 / 一般支撑单选 ( 节点 : 8 ) 支撑条件类型>Dx (开) ; Dz (开) ; Ry

26、(开) ¿输入荷载对模型2输入均布荷载，但首先需定义静力荷载工况。荷载 / 静力荷载工况名称 ( UL ) ; 类型>用户定义的荷载33 ²在图29的可选择集 中 荷 载 、 均 布 荷载、 梯形荷载、 均布扭矩等荷载类型。图28. 输入静力荷载工况使用梁单元荷载功能输入均布荷载。节点号 (off) 荷载/ 梁单元荷载窗口选择 ( 单元 : 7 12 ) 荷载工况名称>UL ; 选择>添加荷载类型>均布荷载 ²方向>整体坐标系 Z ; 投影>否 ; 数值>相对值x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( -1 ) ¿显示荷载>荷载值, 梁单元荷载 (on) ; 视图>标签方向 (0) ¿34 建立模型3建模图29. 输入均布荷载模型