结构力学求解器教程

..SMSolver简明教程编者:LocalHUST20XX3月31号第一部分：绪论在绪论里我想说明两个问题,一个是一些题外的话,一个就是求解器的功能的说明。结构力学求解器即SMSolver是一个很轻巧的计算软件,但是其功能相对来说来是比较强大的,其实它的操作并不复杂〔相对其它一些工程上常用的计算软件来说,如ANSYS,但是我在学习的过程中却发现结构力学求解器的教程还真的是不多,在校图书馆里查找了一下没有相关的书籍,在网上百度了一下没有发现在什么有用的东西,我想是因为这个软件很简单没有必要专门写个教程,但是我想一个教程对一个初学者来说还是很有用的,我便有这样一个自己试着去写一个简教程的想法,于是我就小小的研究了下这个程序。来给出一些简单的供初学者入门的指导。当然由于我个人的水平有限再加上研究的时间也不长可能给大家写的东西只是一些很粗糙的很表面的,希望大家在读的过程中能够够给我多多提提宝贵的意见和建议帮助我进步,也帮助进一步的完善这个教程。对于结构力学求解器有很多的版本,为了明确期间,这里先简单的介绍一下我用的这个求解器的版本。这个版本的相关信息：SMSolverforstudent版本1.5〔学生版ISBN7-900015-23-X清华大学土木系结构力学考研室研制高等教育出版社出品为什么要选择这个版本有以下几个原因：一：因为这个教程我主要面对学生的,所以在些选这个版本还是比较合适的。二：这个版本的求解器是我们在学习阶段比较好的一个选择,简单易学。三：这个版本的功能还是可以的,能够解决我们平时学习中遇到的问题。四：软件之间都是相通的,精通一个其它的自己完全可以去学习,因为已经有了基础。这个教程内容不多,为了更好的帮助大家理解,在编排的过程中我在其中插入了好多截取的实例图片,这个能够更好的的去让大家学习实际的操作以及每一步操作人机交互的结果界面。程序功能SMSolver是结构力学辅助分析计算的通用程序。其主要功能如下。自动求解功能：<1> 平面体系的几何组成分析,对于可变体系可静态或动画显示机构模态；<2> 平面静定结构和超静定结构的内力计算和位移计算,并绘制内力图和位移图；<3> 平面结构的自由振动和弹性稳定分析,计算前若干阶频率和屈曲荷载,并静态或动画显示各阶振型和失稳模态；<4> 平面结构的极限分析,求解极限荷载,并可静态或动画显示单向机构运动模态；<5> 平面结构的影响线分析,并绘制影响线图；智能求解功能：<1> 平面体系的几何构造分析：按三刚片法则求解,给出求解步骤；<2> 平面桁架的截面法：找出使指定杆为截面单杆的所有截面；<3> 平面静定组合结构智能求解：给出求解步骤；其它辅助功能：<1> 强大的命令文档编辑及文件读写功能。<2> 二维结构的图形显示；<3> 分析求解结果的数值显示、图形显示和动画显示。几何组成几何组成"和"几何构造"子菜单功能上的异同按下编辑器中的"求解"菜单中的"几何组成"子菜单后,SMSolver调用其中的自动求解模块,列出当前问题的分析结果,包括"多余约束数","体系自由度数"和"结论"；如果是可变体系的话〔即体系自由度数大于0,还可以静态或动态地显示各阶位移模态。按下编辑器中的"求解"菜单中的"几何构造"子菜单后,SMSolver调用其中的智能求解模块,可将"几何构造分析"的步骤〔用两刚片或三刚片法则说明和结论列出。"几何组成"子菜单为自动求解,着重计算的结果,并可以进行位移模态的静态和动画演示〔如果结构是可变机构的话；而"几何构造"则是模仿人工求解的思路,着重给出进行分析的中间步骤和思路,两者的功能正好是相辅相承。〔算法实现上,前者采用的是矩阵分析的方法,后者则采用了数学中的图论的算法。截面法截面法求解截面法求解只适用于桁架结构。对于某一指定杆件而言,如果存在一截面,使得该指定杆件的轴力可由该截面截出的某一隔离体的平衡方程一次性求出,则称此截面是该指定杆件的一个"单杆截面"〔即该指定杆件是该截面的一个截面单杆。本算法的功能就是对于任一指定杆件,可以不遗漏地找出其所有的"单杆截面"。组合结构智能求解静定组合结构的智能求解组合结构是静定结构中最一般的结构,其中的杆件既有梁式杆,又有二力杆。静定桁架和静定刚架等都可以看成是组合结构的一种特例。对任意一般的组合结构的求解,本模块给出中间解题步骤,使大多数静定结构的智能求解问题得到解决。目前已能对大多数常规类型的组合结构问题给出具体的中间文字提示步骤和相应的隔离体图形显示。第二部分：基础知识我们在用求解器的目的的是为了解决实际的问题,在这个过程中我人必不可少的要有建立模型这个过程,为了更好的建立模型我们在求解器里的建模过程是在坐标系中进行的,求解器目前支持的坐标系是我们常用的直角坐标系。下面就说明一下一些约定：符号约定·整体坐标: <x,y>,转角或弯矩以x向y转为正；·局部坐标: x＇从单元的端点1指向端点2；y＇坐标从x＇坐标按右手准则转90度获得；·所有与位移有关的量均按整体坐标<x,y>输入和给出；·结点荷载方向按整体坐标定义,与整体坐标同向为正；·单元荷载方向按局部坐标定义,其正方向为局部坐标的反方向；·弯矩图画在杆件受拉一边,正负号取为局部坐标y＇轴的反方向；·剪力正方向同局部坐标y＇轴正方向；·轴力受拉为正；·角度按度取值；注意上面的一个整体坐标系和局部坐标系的区别,整个坐标系是对所建立的整个模型还说的,也就是可以对所建立的整个模型中的毎个杆作件都适用,而局部坐标系只是我们对某一个部件来说的,也即它只是对这个特定的部分是适用的。对于其它是的符号的规定和结构力学中的规定XX小异,读者可以参考结构力学在此我就不再多说。像我们学习其它软件一样,我们先要知道其中有哪些菜单功能,因为就像在Windows中菜单可能是我们快速掌握软件功能及操作的捷径一样,求解器中也不例外。在SMSolver界面分成两个部分,一个是我们输入数据用的,叫作"编辑器",在这里我们可以进行建模,定义,计算等一些操作。另一个是输出数据结果用的,当然主要是以图形的形式直观的显示出来,叫作"观览器",在这里我们不但可以看到求解器给也的最后求解答案,而在建模过程中对应我们每一步的输入都会有相应的结果即时是显示出来,大大方便了我们的对建模过程的了解以做及时的修正。这些方便在我们后续的学习中会慢慢的显示出来,大家也可以慢慢的感受到不解器的方便。SMSolver有Windows一样,有让我们方便操作的菜单命令,让我们事半功倍,下面就详细的说明一各个菜单。首先要介绍的是"编辑器：中菜单的功能。"编辑"菜单编辑光标显示为一条竖线。当您键入命令时,该文字就显现在光标位置,编辑器允许全屏幕编辑。这样在键入字符前,您可以用箭头键或鼠标移动光标。编辑过程中,鼠标指针作为一个"插入点",插入点形状象一个大写字母I。移动鼠标,可以将插入点放在当前文档中的任何位置；点击鼠标,光标会立即跳到插入点处。随后,您可以在新位置输入命令。编辑器可以使用文本块工作。先将光标移到某一块的开始位置处,然后再按住Shift键,同时用箭头键移动光标,这样您就选中了一个文本块。文本块可以移动,复制到剪贴板上,或删除它。您也可以将剪贴板上的文本粘贴到您的文档中去。当然上面说的这些是我们在用命令输入的时候用的到的,在求解器里们完全可以用相应的鼠标点击相当的菜单选项来完全整个建模和计算的过程。也许对于初学者这个更方便,但是前者却能更深刻的来理解求解问题的过程。复原使用该命令,可以取消上一次所做的编辑。如果无编辑操作,则该命令无法使用。〔类似于我们在CAD中的复原剪切使用该命令,可以从文档中删除选定文字,并将其置于剪贴板上。如果未选定文字,则该命令无法使用。将文字剪切到剪贴板上,代替其中原先储存的内容。复制使用该命令,可以将选定文字复制到剪贴板上。如果未选定文字,则该命令无法使用。将文字复制到剪贴板上,代替其中原先储存的内容。粘贴使用该命令,可以在插入点插入剪贴板上内容的备份。如果剪贴板是空的,则该命令无法使用。删除从文档中删除选定的文本,但不将删除的文本放到剪贴板中。如果想从当前文档中删除文本且该文本已存在于剪贴板中,可以使用"删除"命令。查找使用该命令,可以在活动文档中搜索指定的文字。查找下一个不需打开"查找"对话框即可重复前一个搜索动作。若选择该命令前未使用"查找"命令,则该命令无法使用。全选使用该命令,可以选定整个文档。时间/日期将当前的时间和日期加入文档中。编辑器："文件"菜单文件菜单提供了各种常见的文件操作,这些菜单的使用方法和一般的Windows应用程序完全一样,这里就不详细介绍了。新建使用该命令,可以创建新文档。打开使用该命令,可以打开某个己存在的文档。您还可以用"窗口"菜单在打开的文档间来回切换。SMSolver打开的文件名后缀统一为".inp"关闭使用该命令,可以关闭所有包含当前活动文档有关内容的窗口。在关闭窗口之前,SMSolver会提示您保存对文档所作的修改。如果关闭某一文档而不将其保存,则自上一次保存后所作的修改将全部丢失。在关闭第一次创建的文档之前,SMSolver将显示"另存为"对话框,提示您为文档命名并将其保存。保存使用该命令,可以保存当前活动文档及其当前的文档名。当您第一次保存某一文档时,SMSolver将显示"另存为"对话框,以便对文档命名。如果要将某一已有的文档以另一个名字保存,也可选择"另存为"命令。另存为使用该命令,可以用指定的文件名保存和命名活动文档。打印使用该命令,可以控制文档的打印方式并打印指定内容。退出使用该命令将退出SMSolver本次执行。也可以使用应用程序控制菜单中的"关闭"命令。SMSolver将提醒您保存已作修改但尚未保存的文档。注意这个命令是整个的退出求解器程序,用之间要保证自己的数据已经保存,否则无法恢复。"退出"下方的文件名使用"文件"菜单下方列出的文件名,可打开以前关闭的最近的四个文件。其次要介绍的是"观览器"菜单功能"查看"菜单总在最前这个命令使得观览器的窗口不会被其他窗口挡在后面,总是能在前面显现出来。连续显示根据设计文档,一次性地将当前问题的整个结构图形画出。单步显示根据设计文档,逐行〔命令行显示当前问题的结构图形。单步显示钮按下后,工具栏的最右方将出现一个"停止单步显示"钮,可用于中断单步显示。暂停显示暂时中断结构图形的显示。复制到剪贴板将观览器中图片复制到剪贴板,下有两个子菜单：点位图将当前观览器中图形以点位图形式按原大小复制到剪贴板上。矢量图将当前观览器中图形以矢量图形式复制到剪贴板上。下有四个子菜单：原始大小剪贴板上的矢量图大小取默认值；3/4倍大小剪贴板上的矢量图大小取3/4倍默认值；1/2倍大小剪贴板上的矢量图大小取1/2倍默认值；1/4倍大小剪贴板上的矢量图大小取1/4倍默认值；缩放改变观览器窗体大小时,自动按比例放大或缩小内力图形。剪裁改变观览器窗体大小时,内力图形大小及位置保持不变。缩放比率根据选定比率,放大或缩小内力图形。颜色...使用"颜色"选项,可以改变SMSolver观览器中图形中各组成元素的颜色设置。此时SMSolver会出现一个"调色板"对话窗体,它可以允许用户控制各种图形元素〔包括背景,结点、单元、支座、荷载、结点码、单元码、荷载值、文本、尺寸线、单元刚度和极限弯矩等在观览器中的显示颜色。例如想将背景色改成白色的,可以首先在对话窗体的"图形元素选择栏"中选中"背景"元素,然后按下其中的"调色板"按钮,此时弹出一个标准的"调色板"对话框,选中白色后,按下此对话框左下方的"确定"按钮后返回"调色板"对话窗体,此时可在"颜色效果预览区"观察其颜色效果,如果满意,再按下该对话窗体下方的"确定"按钮则可。退出关闭图形观览器。观览器："标注"菜单全部标注当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,所有的标注项〔除定制编码外均标注出。若再次单击此菜单时,按默认情况标注出结点码、单元码和内力大小。单元长度当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,在所有单元的边上标注单元的长度。结点码当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有结点的编码。单元码当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有单元的编码。定制结点码当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,可以允许将指定的结点以指定的编码标注。定制单元码当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,可以允许将指定的单元以指定的编码标注。抗拉刚度当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有单元的抗压刚度值。抗弯刚度当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有单元的抗弯刚度值。抗剪刚度当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有单元的抗剪刚度值。极限弯矩当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有单元的极限弯矩值。均布质量当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有单元的均布质量值。荷载大小当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有荷载的数值大小。内力大小当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,标注所有单元的最大和最小内力值。观览器："显示"菜单单元方向当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,在单元中点处标出一个箭头用以显示单元的方向。〔单元输入时先后有两个结点,单元方向是指由第一个结点指向第二个结点的方向结点当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,显示体系所有的结点。单元当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,显示体系所有的单元。支座当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,显示体系所受的全部约束。荷载当此命令被选中时〔其旁边出现一个选中标记,显示体系所受的全部荷载。观览器："设置"菜单结点编码形式用此命令可允许用户选择三种不同的结点码的标注格式。这三种编码形式分别是：1,2,3...;a,b,c...或者A,B,C...显示幅度设置用此命令可改变位移,内力图形的显示幅度。此时SMSolver会出现一个"显示幅度设置"对话窗体,通过改变对话窗体中的位移或某一内力的"最大值显示单位",可以使观览器中的相应的位移或内力图形的显示幅度增大或减小。例如观览器中正显示位移图,如果想将其显示幅度放大,可将"最大值显示单位"选项组中"位移"一栏的数值增大一些。另外也可以通过观览器工具栏中的和按钮直接来调节位移或某一内力的显示幅度。选项...此时出现一个"设置选项"对话窗体,其中："线条宽度"选择栏中有多级选项,可以调节观览器中不同线形的显示宽度,1级最细,3级最粗；"刚性单元"选择栏可定义刚性单元并调节其线形的加宽倍数；"铰的半径"和"集中质量半径"可以调节观览器中画出的铰半径、集中质量块半径的大小；"标注字体大小"选择栏可以按磅数确定观览器中各种标注的字号大小；"标注位置"选择栏可以确定杆件上各种标注的相对位置；"杆件内力图划分段数"和"杆件变形图划分段数"可以确定绘制杆件内力图、变形图时的数据点数；数据点的采集首先保证取到图形的关键点。"全部默认"按钮将对话框中的所有参数恢复为默认值。观览器："帮助"菜单目录使用该命令,可以显示打开的第一幅帮助屏幕。从此初始屏幕上,您可以转到使用SMSolver的功能介绍和各种类型的参考信息。选择帮助主题单击您要查看的带下划线的主题。或按TAB键选定该主题,然后按输入键。帮助使用方法介绍帮助系统使用方法。关于SMSolver使用该命令,可以显示您使用的SMSolver的版本号、版权声明以及可得到的磁盘空间和内存。说明："编辑器"和"观览器"中的帮助目录实质是一样的,在此就只说"观览器""编辑器"相同。第三部分：问题的定义上面两个部分我们只是介绍了一下求解器的的一些基本情况,是有点啰嗦但我觉得是必须的,基本的知识总是基础,掌握了这些会以我们对用求解器对问题的描述能更加的方便自如。当然如果你以前已经接触过SMSolver对它是基础情况还是比较了解的,你也完全可以略读上面的内容。下面我们将进入问题定义的实质性问题中,我们将学习如何用SMSolver的语言来描述问题。在此我先给出一些命令语句及相应的"菜单"操作。我就在此称它们为"命令指南"。问题标题[TITLE,Ttext]<缺省值=空行>Ttext,标题文本<小于75个字符>这个命令是在我们定义一个问题前首先应该进行的一个工作,当然你缺省了这一步对你以后对问题的定义及计算没有什么影响,但是这是一个好的习惯,就像写程序一样,程序不仅仅是用来给计算机运行的,而且还是会给人来看的,一个好的编程风格〔主要是书写风格会让人更好的理解你的问题及思路。在此也是一样的道理。例如我现在我定义一个问题的名称为Title1就可以这样来写：TITLE,Title1结点弹簧NSPR,Sn,Stype,Sdir[,Stiffx[,Stiffy[,StiffR]]]Sn,支承的结点码；Stype,支承类型,参见支座定义窗口中的图示；Sdir,支承方向,以图示方向为零,绕结点逆时针旋转为正；Sdisx,x方向弹簧刚度；Sdisy,y方向弹簧刚度；SdisR,转角方向弹簧刚度〔暂无此功能。注：弹簧支承仅支持线弹簧,暂不支持转动弹簧,下同。这个力学模型我们在结构力学中一般很少遇到,在此大家只需要做一上了解即可。定制结点码NNUM,Nn1,Label1[,Nn2,Label2,...]用这个命令你可以对结点码进行定义。一般不是及常用的命令。注释结点定制编码定义Nn1,Nn2,...结点编码Label1,Label2,...用户定制的结点名〔可为字符串[CCtext]或[C,Ctext]Ctest,注释文本<小于75个字符>注：C后应至少留一空格,或加一逗号杆端弹簧ESPR,Selem,SelemEnd,Stype[[,Sdir],Stiffx[,Stiffy[,StiffR]]]Selem,单元编码；SelemEnd,单元杆端；Stype,单元杆端弹簧类型；Stype=1,x方向；Stype=2,y方向；Stype=3,转角方向；Stype=4,x方向、y方向和转角方向；Stype=5,斜向；Sdir,弹簧支承方向,仅当Stype=5时需输入；Sdisx,x方向的弹簧刚度；Sdisy,y方向的弹簧刚度；SdisR,转角方向的弹簧刚度〔暂无此功能。注：同结点弹簧。如果上面所提到的结点弹簧一样这个定义也是在你们学习结构力学中很少遇到的问题,在此也只是做简单的了解。定制单元码ENUM,En1,Label1[,En2,Label2,...]单元定制编码定义En1,En2,...单元编码Label1,Label2,...用户定制的单元名〔可为字符串注：如果上面的定制结点码一样。变量定义[LET,VarName=Formula,VarName=Formula[,...]]VarName,变量名Formula,算术表达式〔按Fortran语言语法注：在这里的变量的定义类似于编程语言中对变量的定义。在我们定义一个变量以后我们就可以用已经定义的这个变量来定义其它问题或者参与计算。你可能会说要是我们不用定义的变量也可以完成这些工作,在们问题规模比较小的时候这两个似乎是没有什么大的区别,但是当我们问题变的复杂的时候我们也许就不会有这样的感受了。特别同一个数据多次被使用或参与计算的情况下这个问题就变的越外的突出。在此我们要是再使用变量定义这个命令将会对我们的问题定义过程及以后的修改过各带来不可估量的方便。在此我还想强调的一点是在使用一个变量时必须保证这个变量在使用之前已经被定义,并且不要重复定义同一个变量,这样将造成混乱。下面给出一下变量定义的例子：LET,A=2,H=1.5在这样的一个语句之后我们当我们再次用A和H的时候它们将会代表2和5,也即等同于我们使用2和5。结点荷载NLOAD,Ln,Ltype,Lsize[,Ldir]Ln,荷载作用的结点码Ltype,荷载类型；Ltype=1,集中荷载,指向结点Ltype=-1,集中荷载,背离结点Ltype=2,逆时针方向的集中弯矩Ltype=-2,顺时针方向的集中弯矩Lsize,荷载大小Ldir,荷载方向〔度,仅当Ltype=1或-1时输入,缺省值=0单元荷载ELOAD,Ln,Ltype,Lsize1[,Lsize2[,Lpos1[,Lpos2[,Ldir]]]]Ln,荷载作用的单元码；Ltype,荷载类型；Ltype=1<-1>,集中荷载,指向〔背离单元；Ltype=2<-2>,逆时〔顺时针方向的集中力矩；Ltype=3<-3>,均布荷载,指向〔背离单元；Ltype=4<-4>,逆时〔顺时针方向的均布力矩；Ltype=5<-5>,线性荷载,指向〔背离单元；Ltype=6<-6>,逆时〔顺时针方向的线性力矩；Lsize1,Lsize2,荷载大小；当Ltype=1,-1,2,-2,3,-3,4,-4时,输入Lsize1；当Ltype=5,-5,6,-6时,输入Lsize1及Lsize2；Lsize1,荷载起点的大小；Lsize2,荷载终点的大小；Lpos1,荷载起点至单元杆端1的距离与单元杆长的比值,缺省值=0；Lpos2,荷载起点至单元杆端1的距离与单元杆长的比值,缺省值=1；Ldir,荷载方向〔度,仅当Ltype=1,3,5或-1,-3,-5时输入,缺省值=0。注：这两个命令的菜单操作顺序：命令－>荷载条件,即可弹出下面的窗口：这个窗口中我们可以进行结点载荷载的定义,窗口上部的荷载类型给出了可以进行定义荷载的各种荷载形式。接着在下面有的选项栏可以选择定义结点荷载还是单元荷载〔对于结点和单元的定义我们将会随后讲到,接着下面是根据选择来确定荷载具体加载的位置。类型可以根据最上面的荷载类型来进行选择〔填上相应的数字即可,然后再定义大小,再定义方向,初始默认方向就是荷载类型上面所指示的方向,若需要改变方向输入相对的转角即可。在这这里填入正的角度值将会逆时针转动,负的角度值将会顺时针转动。在填写上面的数据项以后可以单击预览在观览器里看一上定义的效果是否和问题要求相同如果不同刚可以再进行修改,如果趋同则可以单击确定刚定义成功。一次成功定义已经还可以连续定义,如果不需要则单击关闭即可。在后面的类似窗口定义方法都具有相似性,只是具体的定义过程选项不同而已,所以以后的类似过程就不再过多的论述,只是说明一下数据填写的关键部分,其它的操作请读者参考上面的说明。结点N,Nnode,x,yNnode,结点编码x,结点的x坐标y,结点的y坐标注：结点定义应该说是一个最基本的定义工作,在SMSolver任何问题的模型的建立都是在结点的基础上的。我们看到结点定义这个命令并不抽象,至少相对于荷载定义来说。我们在定义结点的时候要注意的就是坐标的正确性,不仅仅是数据的正确还要注意与坐标系的相适应性。例如我们现在定义上个结点他的坐标分别为1<0,0>,2<2,1>,3<1,1.5>。则我们输入的命令如下：TITLE,EXAMPLEN,1,0,0N,2,2,1N,3,1,1.5相应的显示如下：相应的菜单操作：命令－>结点,可以弹出下面的窗口：在些我们选择结点定义然后在相应的地方填写要定义结点的数据即可进行定义,同时也进行预览。操作如上。结点填充FILL[N1,N2,[,Nfill,Nstart,Nincr]]N1,N2,填充范围<N1<N2>,缺省值为最新的两个结点码Nfill,要填充的结点数,缺省值=N2－N1－1Nstart,填充结点的起始编码,缺省值=N1+1Nincr,填充结点的编码增量,缺省值=1结点生成NGEN,Ngen,Nincr,N1,N2,N12incr,Dx,DyNgen,结点生成的操作次数Nincr,每次生成的结点码增量N1,N2,基础结点范围N12incr,基础结点的编码增量Dx,Dy,生成结点的x,y坐标增量注：这两个命令的菜单操作同上面的结点定义,只需要在命令选择里选择结点填充或结点生成即可。这两个命令的作用是帮助我们来更快更准备的来定义结点。也就是说这两个命令是一个辅助的命令,用我们前面介绍的结点定义命令足够写成这两个命令的功能,但在很多时候会显得啰嗦一些。我们还是应该关于运用简单的技巧以达到事半功倍的效果。下来来分别的的对这两个命令给出我的解释：结点填充：顾名思义"填充"即是在已经定义好的两个结点之间再填上一些结点来完成我们结点的定义工作。在实际的定义过程中它主要起的作用是等分的在两个结点中间来定义一些点。打个比方,我们要定义7个点,简单的两说它们的连线的X方向平行,第一个点的坐标为〔0,0,最后一个为〔6,0,那么我们就可以用下面的命令来实现：TITLE,EXAPLEN,1,0,0N,7,6,0FILL,1,7,5,2,1这个些命令的显示效果如下：从这个简单的例子中我们足以看出这个辅助命令的强大,它使我们的命令变的简洁清晰,在大量的结点定义中节省的工作量更是可观。其实上面这个例子的直译命令可以直接写成FILL也是可以的,已经定义的结点为1和7,即N1＝1,N7=7,则程序会自动的默认填充是从1结点到7结点,而填充的个数默认为N2－N1－1＝7－1－1＝5,而填充的起始点编号默认为N1+1＝2,填充结点的编码增量默认为1,这样我们会发现这个FILL命令和FILL,1,7,5,2,1在这里的效果是完全一样的,这样为会更方便。但是这个的默认值并不适用任何的情况。要根据实际的情况来判断选择,使用不当会造成错误的定义,反而造成反效果。当然我们还是可以用前面说的菜单操作在窗口定义的对话框中完成上面的定义的过程,在此我给这个定义的对话框如下：由上面任何一个定义方法都可以得到下面的结果：结点生成：这个命令和上一个命令的不同点是在于上个命令是在两个已经定义好的点之间进行填充,而这个命令是在已经定义好的一个点的基础上进行点的生成,而不仅仅被局限在两个已经生成点的中间,这样我们定义的自由就会更大,但是任何事物都具有两面性,自由大了就不是那么的好把握了。相对就由于限制少了,所以我们在定义的时候所要控制的参数也就会变的多起来复杂起来。这就需要我们更有耐心和细心。下面就给出一个简单的例子来说明这个命令的具体应用。假设我们现在的的问题和上面结点填充的问题一样,要定义七个点。那我们就要用下面的定义命令：TITLL,EXAPLEN,1,0,0NGEN,6,1,1,1,1,1,0当然我们也可以用菜单的操作方式来实现,类似上面结点填充的定义过程,在这里我们只需选择成结点生成,再适当定义数据便完成。下面给出对话框的定义界面：由以上任何一个定义方法我们都可以得到下面的定义结果：比较以上两个方法可以看到每一个方法都有自己的特点,前者是书写命令简单,容易掌握,但是在定义的时候局限性比较大,而后者的定义过程稍显复杂,但是其定义的自由度大,相对来说功能比较强大。但是两都都有一个共同的特点就是一般定义的点只是间距相等的。如果需要变间距的定义点,则需要多次定义或用其它的方法。因为在实际过程中要根据实据情况来选用。单元定义简单的说单元就是一个结构中一个最小的构件,表示在这里就是把上面定义的两个点间用一条线连接起来,这样就形成一个单元。这里有有两种定义方式：格式一：E,N1,N2[,DOF11,DOF12,DOF13,DOF21,DOF22,DOF23]N1,N2,单元两端的结点码DOF11,单元在结点N1处的x方向自由度,缺省值=1DOF11=0,x方向自由DOF11=1,x方向与结点连结DOF12,单元在结点N1处的y方向自由度,缺省值=1DOF12=0,y方向自由DOF12=1,y方向与结点连结DOF13,单元在结点N1处的转角方向自由度,缺省值=0DOF13=0,可转动DOF13=1,与结点有转动连结DOF21,单元在结点N2处的x方向自由度,缺省值=1DOF21=0,x方向自由DOF21=1,x方向与结点连结DOF22,单元在结点N2处的y方向自由度,缺省值=1DOF22=0,y方向自由DOF22=1,y方向与结点连结DOF23,单元在结点N2处的转角方向自由度,缺省值=0DOF23=0,可转动DOF23=1,与结点有转动连结格式二：E,N1,N2[,NTYPE1,[ALPHA1],NTYPE2,[ALPHA2]]单元定义N1,N2,单元两端的结点码NTYPE1,单元在结点N1处的端点类型,缺省值=2NTYPE1=2,铰结NTYPE1=3,固结NTYPE1=4,自由NTYPE1=5,竖向自由NTYPE1=6,横向自由NTYPE1=7,斜向自由NTYPE1=8,斜向连结ALPHA1,当NTYPE1=7或8时,斜向连结〔或自由的倾斜角NTYPE2,单元在结点N2处的端点类型,缺省值=2ALPHA2,当NTYPE2=7或8时,斜向连结〔或自由的倾斜角注：以上两单元定义命令可任意混合使用,例如采用如下格式：E,N1,N2,NTYPE1,[ALPHA1],DOF21,DOF22,DOF23E,N1,N2,DOF11,DOF12,DOF13,NTYPE2,[ALPHA2]在解释上面的命令前我想在这里引入一个概念,虚拟刚结点。用求解器输入一个结构体系时,首先输入一些结点。这些结点被理解为是虚拟刚结点,即将每一个结点看作是具有3个自由度〔2个平移,1个转动的小刚体。虚拟刚结点杆件之间连接的中介。在随后定义杆件单元时,不是去定义单元杆端和杆端的连接,而是定义杆端杆端与虚拟刚结点的连接。上杆端〔整体坐标中有三个位移自由度,为它们各自建立一个连接码,用0和1表示：0表示不连接,1表示连接。这样,若鞁端的连接码为〔1,1,1,则该杆端与虚拟刚结点为刚结；〔1,1,0为铰接；〔1,0,0为水平链杆；〔0,1,1,为定向〔水平滑动连接。对上面例子我们用直接输入命令的方法把已经定义的结点用不同的方式连接起来：TITLE,EXAMPLEN,1,0,0EGEN,6,1,1,1,1,1,0E,1,2,1,1,0,1,1,0E,2,3,5,1,1,1E,3,4,5,5E,4,5,5,2E,4,5,5,2E,5,6,3,3E,6,7,3,2对上面的单元定义做一个解释：单元编号对应结点左边连接右边连接11,2铰接铰接22,3竖向自由固结33,4竖向自由竖向自由44,5竖向自由铰接55,6固结固结66,7固结铰接由上面我们可以看出下面几个问题：两种定义方法可以单独使用,也可以混合使用；两种方法合下来使用可以定义任何我们常见的结点方式；这样就给了我们一个很大的自由,我们可以用上面的方法定义出我们想要的各连接方式。单元生成EGEN,Ngen,E1,E2,NincrNgen,生成次数;E1,E2,基础单元范围;Nincr,生成中单元两端点对应的结点码增量;注：生成后的单元刚度、质量和极限弯矩等均同基础单元。注：由于我们有上面的结点生成命令的学习,我想单元生成命令也不会是个难题。在这我就简单的举个例子来简单的说明一下即可：输入的命令如下：对下面的结果我做下解释,从输入的命令来看我们并没有一个一个的去定义结点和单元,在定义结点的时候我们用到了前面的结点生成命令NGEN在定义单元的时候我们用到了现在我们正在学的单元生成命令EGEN,通过实例我们不难发现两个命令应用时有一个共同的特点：就是都需要预先定义一个基础结点或基础单元,也就是我们的基点。这一点很重要。当然在选择基础结点和基础单元的时候应该根据实际情况来定,以求使问题定义变的简洁。在上面的例题中,在定义结点时我们选择了两个基础结点,1点各8点,然后由这两个基础结点分别定义出了2,3,4,5,6,7和结点9,10,11,12,13,14两组结点。在定义单元时候我们选择了单元〔1,即将结点1和9连接起来。然后由此定义了单元〔2,〔3,〔4,〔5,〔6,〔7。读者可以在这个题的基础上把其它结点连成单元,来熟悉一下。尺寸线DIM,Pos,a1,a2,italic,bold,FontSize,x1,y1,Label1,x2,y2[,Label2,x3,y3[,?]Pos,标注位置：1在线之上,2在线之下；a1,a2,上、下引线长；italic,bold,是否斜体、粗体,1为是、0为否；FontSize,字体大小〔磅；x1,y1,x2,y2,尺寸线起始和终止〔整体坐标；Label1,尺寸线标注字符串。文本TXT,x,y,String,italic,bold,FontSizex,y,文本左上角的位置〔整体坐标；String,文本字符串；italic,bold,是否斜体、粗体,是为1,否为0；FontSize,字体大小〔磅。单元温度改变ETLOD,ElemStart,ElemEnd,T0,dT,Talpha,HightElemStart,单元起始码ElemEnd,单元结束码T0,单元杆件中面的温度dT,单元杆件上下表面温差：T上表面－T下表面Talpha线膨胀系数Height截面的高度〔限矩形截面以上三个命令一般不太常用到,具体的用法也比较简单,可以自行研究。再此我就不多说了。在这里我想应该来做一个小结了,上面的部分基本上都说的是如何去定义一个结构,我们从一个结点的的定义开始,把结点连接起来成为单元,这个单元和单元之间也是可以用不同的方法来连接的,所以有单元就可以组成我们要的结构模型。我们建立模型的目的是为了进行力学计算和分析。那下来那我们至此已经建立起来了模型是不是就可以来进行计算分析了呢？还是不要着急,因为在这两件不之间还有一个重要的步骤必要完成,否则我们的计算就是没有意义的。这件事是什么呢,就是我们下来要说的一些其它的定义。比如材料性质的定义,及其它参数的定义这些都是必不可少的。单元材料性质ECHAR,ElemStart,ElemEnd,EA,EI,m,Mu,GAEelemStart,单元起始码EelemEnd,单元结束码EA,单元抗拉刚度EI,单元抗弯刚度m,单元的均布质量Mu,单元的极限弯矩GA,单元的抗剪刚度注：对上面的命令的格式理解我想应该没有什么问题,这里就是要注意在分清各数据的区别,即把材料的各种参数数据要对应的输入正确。否则得不到正确的结果。在结构力学中还有一个重要概念自由度。下面就来说一下自由度在求解器的的有关定义。公共自由度COME,NComElem,<Nelem_i,ElemEnd_i,DOF_i,[Alpha_i,],i=1,NComElem>NComelem,具有公共位移的单元数Nelem,单元编码ElemEnd,单元杆端编码DOF,具有公共位移的自由度DOF=1,x方向DOF=2,y方向DOF=3,转角方向DOF=4,x方向、y方向和转角方向DOF=5,斜向Alpha,自由度的倾斜方向,仅当DOF=5时需输入自振频率参数FREQ,Nfreq,FreqStart,Tol频率计算参数定义Nfreq,欲求的频率数目FreqStart,频率起始阶数Tol,精度误差限屈曲荷载参数CRIT,Ncrit,CritStart,Tol屈曲荷载计算参数定义Ncrit,欲求的频率数目CritStart,屈曲荷载起始阶数Tol,精度误差限结点支承NSUPT,Sn,Stype,Sdir[,Sdisx,Sdisy,SdixR]Sn,支座的结点码Stype,支座类型,参见支座定义窗口中的图示Sdir,支座方向,以图示方向为零,绕结点逆时针旋转为正Sdisx,x方向的支座位移,缺省值=0Sdisy,y方向的支座位移,缺省值=0SdisR,转角方向的支座位移,缺省值=0极限荷载参数LIMIT,TolTol,精度误差限杆端支承ESUPT,Selem,SelemEnd,Stype,[[Sdir,]Sdisx,Sdisy,SdixR]Selem,单元编码SelemEnd,单元杆端Stype,单元杆端约束类型Stype=1,x方向Stype=2,y方向Stype=3,转角方向Stype=4,x方向、y方向和转角方向Stype=5,斜向Sdir,支座方向,仅当Stype=5时需输入Sdisx,x方向的支座位移,缺省值=0Sdisy,y方向的支座位移,缺省值=0SdisR,转角方向的支座位移,缺省值=0影响线参数IL,LoadDOF,En,pos,FdofLoadDOF,单位荷载的方向〔整体坐标：1为水平、2为竖直、3为转角；En,单元码；pos,单元上的截面位置：距杆端1的距离与杆长L之比；Fdof,欲求影响线的内力自由度〔局部坐标：1为轴力、2为剪力、3为弯矩。可以这样来说,到这里我们对结构问题的描述已经基本完成,如果你的定义过各是正确的,那么恭喜你,你剩下的问题就是计算问题了。下面我们就来专门讲计算的问题,我们以上的工作都是为了这一步,那就要好好看了。第四部分：结构计算对于工程问题,计算的过程是很重要的,而过程中很重要的一个方面是计算的步骤,一个好的计算步骤可以让人思路清晰,也会对计算的结果有一定的保证,所以我们要行重视计算的步骤。下面先说一下计算步骤,对于具体的计算操作我们后面会给出一些例题,在那里会有适当的讲解读者可以在后面体会。这里的只是一些通用且简略计算步骤。计算步骤：<1> 在"命令"菜单中选择问题定义,确定开始一个新问题,并输入问题标题；也可直接用命令行输入问题标题〔这一步也可省略,即不输入标题；<2> 在"命令"菜单中输入有关的结点坐标、单元组成、单元有关参数、荷载参数及支座参数；或直接用命令行输入以上有关参数；<3> 可在"命令"菜单选择变量定义；或直接用命令行输入有关变量,方便计算；<4> 在"求解"菜单中设置求解路径〔一般不用设置,采用缺省值即可；<5> 在"求解"菜单中选择几何组成、内力计算或位移计算等命令,可进行分析计算；<6> 若欲观看结构图,可在"查看"菜单中选择"观览器"命令；<7> 若欲保存文档,可在"文件"菜单中选择"保存"命令或"另存为"命令将该文件保存；<8> 若欲对存在磁盘文件中的某设计做修改,可在"文件"菜单中选择"打开"命令将该文件调入,然后可仿照上述步骤对设计参数进行修改更新。为了方便对定义命令的理解和忘记下面给出相关命令的中英文对照。希望对大家的学习有所帮助：中英文命令对照TITLE 问题标题〔暂不采用中文命令C 注释〔暂不采用中文命令END 结束问题〔暂不采用中文命令LET 变量定义N 结点FILL 结点填充NGEN 结点生成E 单元EGEN 单元生成NSUPT 结点支承ESUPT 杆端支承NSPR 结点弹簧ESPR 杆端弹簧NLOAD 结点荷载ELOAD 单元荷载ETLOD 单元温度改变ECHAR 单元材料性质FREQ 自振频率参数CRIT 屈曲荷载参数LIMIT 极限荷载参数IL 影响线参数NNUM 定制结点码ENUM 定制单元码TXT 文本DIM 尺寸线第五部分：例题这个单元主要是通过例题让大家来熟悉一下求解器的命令的运用,例题不多。下面的例题主要来自于教材《结构力学教程》。一：用求解器进行平面体系的几何构造分析几何构造分析有两种方法,一类是适用于手算,一类是适用于计算机运算。求解器中对几何构造分析,主要有两种求解模式：〔1自动求解可以对任意平面体系进行几何构造分析：判断几何可变还是不变；对于可变体系,给出体系自由度数,指出是常变还是瞬变,并静态或动态显示机构运动模态；若体系有多余约束,给出多余约束的数目。〔2智能求解按两刚片或三刚片法则不解,给出具体的求解步骤。对于无法用三角形法则求解的问题,给出提示。自动求解可用来求解所有问题,也是一个方便的研究工具工具书而智能求解可以模仿人工手算给出求解思路与步骤,对学生很有帮助。以下通过例题来分别加以说明和介绍。例：度用两种求解模式分析下图的几何构造,其中5,6是组合结点。则我们在编辑器里应该输入的命令如下：TITLE,2-10N,1,0,0N,2,0.4,0N,3,0.6,0N,4,1,0N,5,0.2,0.5N,6,0.8,0.5N,7,0.35,0.3N,8,0.65,0.3E,1,2,2,2E,2,3,2,2E,3,4,2,2E,1,5,2,3E,5,6,3,3E,6,4,3,2E,2,7,2,2E,7,5,2,2E,8,6,2,2E,3,8,2,2E,7,8,2,2NSUPT,1,2,-90,0,0NSUPT,4,1,0,0END在观览器中看到的显示如上面的一样。计算：自动求解：选中菜单"求解","几何组成"得到"有多余约束的几何瞬变的结论"。在"几何构造分析"对话框中选择"动态显示"则可以在观览器中看到机构运动模态的动画显示〔在些无法展示。如果选中静态显示则会有下列显示：其次,智能求解,在编辑菜单中依次选中"求解","几何构造",在弹出的对话框中单击"计算"按钮,得到计算机输出的结果如下：讨论：本例,手算时有两种思路,一种如上所示,另一种则仍将杆件〔4,〔5,〔6看成刚片1〔第一个刚片,而将杆件〔2,和〔11分别看成第三者二,三个刚片。在第二种思路中,其中的一个瞬铰的位置可以在结点1和4的连线的任一点,很难将常规的三刚片法则准确应用,因此不宜采用。求解器的智能求解算法考虑到这种情况,没有采用第二种思路,因而给出了正确的计算步骤和结果。下面给出一个练习题供读练习：试用求解器分析下面图示的几何构造。二：用求解器确定截面单杆对于桁架结构,求解器为截面法提供了一个很有用的功能,即截面单杆的搜寻的确定。利用求解器的这一功能,对于任意的平面桁架〔静定或超静定,求解器均可以找出使指定杆件成为截面单杆的所有截面〔亦即求解器的解法是完备的。虽然其中一些截面的截法令人感到意外,也很少用到,但却很有启发性,可以加深对截面法的理解和认识,并可以强化训练截面法的应用技巧。在求解器中,结点单杆看作是截面单杆的特例,因此无须单独处理。由于截面单丁的搜寻与荷载无关,因此例题中没有考虑荷载。另外,求解器只是找出截面单杆。而后的平衡议程的建立则留给读者完成,没有进一步给出。再有,本节中将"使用指定杆件成为截面单杆的截面"称为单杆截面。以下结合具体例题来介绍。例：试用求解器确定如下图中使杆〔4和杆〔6成为截面单杆的所有截面。我们在编辑器中输入的命令如下：TITLE,3-19N,1,0,0N,2,1,0N,3,2,0N,4,3,0N,5,0,1N,6,3,1E,1,2,1,1,0,1,1,0E,