梁单元、板及实体悬臂梁-典尚设计

1、迈达斯技术元、板单元及实体单元悬臂梁目录简要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简要本例题介绍使用种单元分析结果的方法。元、板单元、实体单元来建立悬臂梁，并查看各模型如图1所示，截面为长方形(0.4m x1m)，长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 /文件 /新项目保存 (悬臂梁 )体系做如下设置。工具

2、 /体系长度m ; 力tonf 固定端元长 : 20m板单元 0.4m材料 : C301m实体单元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 /数据库 / 用户截面名称SR ; 截面类型实腹长方形截面;B ( 1 ) 用户 ;H ( 0.4 )定义厚度 对于面内厚度和面外厚度的说明请参考手册。模型 / 材料和截面特性 /数值厚度厚度号(1); 面内和面外( 0.4 )图2. 定义材料图3. 定义截面图4. 定义厚度建立悬臂梁模

3、型输入元扩展 功能建立使用元。标准视图,自动对齐 (开),单元号 (开)模型 / 节点 /坐标 ( 0,建立0, 0 )模型 / 单元 /全选扩展类型节点线单元单元属性单元类型梁扩展单元材料1:30生成形式; 截面1 : SR;Beta Angle ( 0 )和移动;和移动等间距dx, dy, dz ( 20, 0, 0 ) ;次数 ( 1 ) 图5. 输入元输入板单元到板单元的输入位置后，通过扩展功能将首先将元元扩展成板单元。模型/ 单元 /选择形式 移动和次数和移动建立的等间距 ;dx, dy, dz ( 0, ( 1 ) 0.5,-2 )模型/ 单元 /选择扩展单元建立的扩展类型线单元平

4、面单元目标移动 (on) 单元属性单元类型板单元 选择R e m o v e 的话，的元被扩展后会 自动被删除。选择Move的话，材料1:30; 厚度1 :生成形式和移动和移动 等间距0.4该元会移动到生成的板单元的末端。dx, dy, dz ( 0, -1, 0 );次数( 1 )图6. 利用的元建立板单元输入实体单元使用同样的方法，将板单元扩展功能将板单元扩展成实体单元。到实体单元的输入位置后，通过模型/ 单元 /选择模型和移动建立的和移动等间距 ;dx, dy, dz ( 0, 0, -1.5 )次数 ( 1 ) 模型/ 单元 /扩展单元选择最近建立的扩展类型平面单元实体单元目标移动 (

5、on)单元属性单元类型实体材料1:30生成类型和移动和移动等间距dx, dy, dz ( 0, 0, -0.4 )( 1 ) ;次数图7. 输入实体单元模型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的单元坐标系。显示单元局部坐标轴 (开)模型/ 单元 /全选修改单元参数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1st (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

6、后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 ) 显示单元局部坐标轴(off)图9. 被分割的板单元和实体单元输入边界条件输入各单元模型的边界条件（固定端）。/ 边界条件/ 一般支撑平面选择平面YZ 平面 ; X 坐标

7、(0)选择添加模型 实体单元没有旋转度， 因此不需约束。但由于是和其他单元一同定义边界条件， 因此方便约束所支撑条件类型D-All (开),R-All (开)有度。图10. 输入悬臂梁的边界条件输入荷载对于元使用Element Beam Loads功能，对于板单元和实体单元使用Prere Loads功能按悬臂梁的重力方向(GCSZ轴)输入1tonf/m的均布荷载。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 )名称 ( UL-Plate ) ;名称 ( UL-Solid ) ; 类型用户定义的荷载类型

8、用户定义的荷载 类型用户定义的荷载图11. 定义荷载工况使用Element Beam Loads功能输入元的均布荷载。荷载/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 );w ( -1 )图12.元均布荷载使用Prere Loads功能输入板单元的均布荷载。荷载/ 压力荷载多边形选择 ( 单元 : 所有板单元)荷载工况名称UL-Plate; 选择添加单元类型板平面应力单元（面）压力面选择单元方向整体坐标系荷载均布 ; P1 ( -1 )Z;投影No图13. 输入板单元的均布荷载使用Pre

9、re Loads功能输入实体单元的均布荷载。实体单元输入压力荷载时对于加载面可选择以节点为准和以单元为准两种方式，这里选择以节点为准选择加载面。荷载/ 压力荷载平面选择平面X-Y 平面 ;Z 坐标 (-3.5) 用鼠标指定实体单元上端的任意节点，就会自动输入要选择的平面的Z 坐标- 3. 5。 选择加载方式时若选择单元的话， 需指定单元的加载面。在图4 左侧的树形菜单中， 单元类型选择实体单元后选择要加载的单元的话，单元加载面就会 按虚线显示， 若加载面不符，可通过变换压力面#来调整。荷载工况名称UL-实体 ; 选择添加单元类型实体单元（面）选择节点荷载均布; 方向整体坐标系 Z-1 ) ;P

10、1 (图14. 输入板单元的均布荷载运行结构分析分析/运行分析Selection的Element方式荷载加载面查看分析结果查看反力利用表格查看由不同单元的悬臂梁在均布荷载作用下的反力。结果/ 分析结果表格 / 反力激活荷载工况/荷载组合UL-梁(ST) (开);UL-板(ST) (开)UL-实体(ST) (开)图15. Recordivation Dialog框图16.反力结果表格查看变形和位移标准视图结果/ 变形 /变形形状荷载工况/荷载组合ST:UL-梁位移DXYZ ; 显示类型变形前 (开) 荷载工况/荷载组合ST:UL-板 荷载工况/荷载组合ST:UL-实体 图17. 查看最大位移各单

11、元悬臂梁的最大位移(DZ)如表1所示。: m 表1. 各单元悬臂梁的最大位移元板单元实体单元位移1.3531.3511.350查看内力查看元悬臂梁的弯矩。结果 / 内力 /内力My显示选项5 点元内力图(开); 线涂色 (开);系数(1)显示类型等值线图 (开) ;数值(开)图例(开)输出全部 图18.元中点的弯矩Plate For/Moments提供板单元宽度内的内力。如果一个截面由几个单元组成， 则对于整个截面的内力可利用Local Sum 功能查看。DirectionForce结果 / 内力 /板单元内力/弯矩荷载工况/荷载组合ST:UL-板坐标系单元 ; 节点平均值内力Mxx(开) 显

12、示类型等值线图(开),图例图19. 查看板单元悬臂梁的弯矩为查看实体单元悬臂梁中点(10m)的弯矩，现只激活该部分以便查看。正面;初始画面图20. MView的初始化点击窗口选择选择图20的，并将其激活。查询 /查询节点节点号 ( 191)窗口选择 ( 单元 : 图20的)激活Query Nodes, Query Elements是查询节点和单元相关情况时所使用的功能。点击节点或单元的输入栏(图20的2 )后，再点击模型中的节点或单元的话，相应节点或单元的输入栏直接输入节点或单元的就会在下面的信息窗口中显示。也可在再按回车键。使用Query Nodes的功能时，连续点击两个节点的话，还提供这两

13、个节点间的相对距离。节点191的相关数据对于实体单元不另行输出内力，故需使用Local Direction Force Sum功能来查看整个截面的内力。下面查看弯矩。结果 / 局部方向内力的合力形式用多边形选择实体表面 ; 荷载工况ST:UL-实体)输入坐标位置 ( 271, 191, 72, 152图21. 实体单元悬臂梁的弯矩在Local Direction Forum框查看弯矩(Mz)。在Local Direction Force Sum定义结果输出位置时，节点指定的顺序会决定计算内力时所参照的坐标系。详细内容请参考用不同单元建立的悬臂梁弯矩的计算结果如表2所示。手册。: tonf表2.

14、 各单元的弯矩元板单元实体单元弯矩- 50- 50- 50查看应力对于况。元可使用Beam Detailysis 功能查看应力发生的详细情工具体系长度cm; 力kgf全部激活结果 /元细部分析荷载工况/荷载组合ST:UL-梁)单元号 ( 1Fx (开), My (开), Mz (开) 截面应力Normal;图22.查看元应力拉应力压应力对于板单元查看整体坐标系X方向上的应力。结果 /应力 /平面应力/板应力s荷载工况/荷载组合ST:UL-板选择应力坐标系整体坐标系 ; 节点的平均值应力Sig-XX;顶面图例 (开) 显示类型等值线图(开);选择Both Sid图23. 板单元悬臂梁的应力查看某特定节点的应力时，可使用Fast Query功能便利地查看。es显示板厚度上的应力分布查看实体单元悬臂梁整体坐标系X方向上的应力。节点号(off)结果 / 应力 /实体应力荷载工况/荷载组合ST:UL-实体选择应力坐标系整体坐标系 ; 节点的平均值(开) 应力Sig-XX;显示类型图例图24. 实体单元悬臂梁上的应力对实体单元计算的应力成分中，Sig-XX, Sig-YY, Sig-ZZ, Sig-XY, Sig- YZ, Sig-XZ是整体坐标系各方向上的应力。Sig-P1, Sig-P2, Sig-P3为各主应力，其中Sig-Pmax为最大主应力。另外还提供Tres