流体力学 拱结构分析算例课件

拱结构分析算例课件介绍使用MIDAS/CIVIL的拱建模助手生成梁单元组成的拱结构例题分析拱高度(H)和长度(L)之比(H:L)分别为1:4、1:5和1:7的拱结构，比较其产生的位移和内力输入材料和截面特性定义边界约束运行结构分析查看结果建立梁结构模型

主梁和吊杆梁模型拱肋模型建立吊杆铰接约束1拱结构构成材料钢材GB(S)Grade3

拱肋吊杆主梁均布荷载p=1tonf/m

拱高10m拱高12.5m拱高7.143m跨径10@5=50m截面拱肋

:箱形

1000×1000×20mm主梁

:箱形

1000×1000×20mm吊杆

:工字形截面500×200×10/16mm234定义单位体系捕捉、选择等开关状态控制状态条坐标的动态显示5设定结构类型为X-Z平面

6定义材料3个页面对话框材料对话框截面对话框厚度对话框7在设计类型中选钢材在钢材规范中选GB(S)在数据库中选Grade38数据库的内定名称Grade3即材料的名称9200GPa输入主梁、拱肋和吊杆材料10点击截面定义主梁和拱肋截面选择用户名称：主梁和拱肋截面形状：箱型截面点击添加11偏心>中-中心

主梁和拱肋箱型截面尺寸下缘厚度腹板距离截面高度外宽度腹板厚度上缘厚度12定义吊杆梁截面选择数据库>GB-YB

名称：吊杆/HN500×200×10/16

截面形状：工字型截面在截面名称栏里可以直接输入截面名称或者选择数据库栏里的所需截面，构成名称

13截面高度H=0.5m宽度B1=0.2m腹板厚度tw=10mm翼缘厚度tf1=16mm内切圆半径r1=20mmB2默认等于B1tf2默认等于tf1

HN500x200x10/16工字型截面尺寸14定义截面成功时的界面15拱建模命令从主菜单中选择模型>结构建模助手>拱。从树形菜单的菜单表单中选择模型>结构建模助手>拱16拱建模助手对话框有2个页面插入对话框页面

输入/编辑对话框页面

17拱建模助手对话框输入/编辑对话框页面

类型：选择拱形(圆、等投影间距抛物线、等间距抛物线、等投影间距椭圆、等间距椭圆、等投影间距悬链线、等间距悬链线等。)18拱建模助手对话框插入对话框页面

插入点：输入建立的拱的原点在全局坐标系(用户坐标系)下插入点的坐标

旋转：输入拱的布置方向，即输入拱绕全局坐标系的坐标轴X、Y、Z旋转的角度α、β、γ

或者用鼠标在输入区内单击，并在工作窗口中点击插入点的位置，则程序将自动将该点的坐标显示在输入框内19拱建模助手对话框建模类型>抛物线形1;分割数量(10)跨度(50);高度(12.5);边界条件>无材料>1:Grade3;截面>1:主梁和拱肋输入/编辑对话框页面20拱建模助手对话框建模插入点

(0,0,0)旋转>Alpha(0);Beta(0);Gamma(0)插入对话框页面21拱建模助手拱肋建模结果22用扩展单元功能来建立模型的吊杆

23β=0，z方向对应高度方向y方向对应宽度方向单元坐标系x方向是节点N1到节点N2的方向当单元是线性单元(桁架，梁等)，指定β角定义构件绕x轴的方位

yzx单元坐标系数学上yz方向定义不是唯一的由β角等限制其唯一性24用扩展单元功能来建立模型的吊杆

β=0，生成的吊杆单元β=900，生成的吊杆单元25用扩展单元功能来建立模型的吊杆

法向：垂直于投影基准线或基准面的投影方向。向量方向：在任意方向投影，输入在投影方向上的x,y,z矢量分量P1：位于基准线上的点的坐标。P2：位于基准线上的另外一点的坐标。26窗口选择(节点:2to10)扩展类型>节点线单元单元属性>单元类型>梁单元材料>1:Grade3;截面>2:HN500×200×10/16Beta角(90)生成类型>投影;投影形式>将节点投影在直线上定义基准线P1(0,0,0),P2(50,0,0)

用扩展单元功能来建立模型的吊杆

27拱肋和吊杆的模型28用建立单元功能来建立模型的主梁

29节点1和节点11之间输入主梁

单元类型>一般梁/变截面梁材料>1:Grade3;截面>1:肋和梁

;Beta角

(0)交叉分割>节点(开);单元(开)节点连接(1,11)30拱肋、吊杆和主梁

建模成功的的界面31输入边界条件

约束模型1左端(节点1)的Dx、Dz方向自由度来输入铰支条件，约束右端(节点11)的Dz方向的自由度来输入滚动支座条件32输入边界条件

单选(节点:1)选择>添加;支承条件类型>Dx,Dz,(开)

单选(节点:11)选择>添加;支承条件类型>Dz(开)

33节点1和节点11边界约束约束左端铰支条件约束右端滚动支座条件34吊杆的两端输入铰接条件

原先建模时吊杆作为梁单元存在所谓的固端约束，现释放为铰接约束条件

35吊杆的两端输入铰接条件

交叉线选择(单元:11to19)单元号(开)选项>添加/替换

选择释放和约束按钮铰-铰36定义静力荷载工况在名称一栏中键入均布荷载输入节点荷载、梁单元荷载、压力荷载等荷载前，需先定义静力荷载工况(StaticLoadCase)

直接按快捷键F9启动荷载/静力荷载工况37建立静力荷载工况在类型一栏中选择用户定义的荷载

点击添加，然后关闭1tonf/m大小的均布荷载，使用梁单元荷载功能输入

38启动梁单元荷载对话框39施加均布荷载方向>整体坐标系

Z

数值>相对值

;x1(0);x2(1);w(-1)

窗口选择主梁单元选择确认施加均布荷载成功40建立模型2和模型3

复制模型1来建立模型2和模型3。同时复制输入在模型1的均布荷载和边界条件。

形式>复制;移动和复制>等距离dx,dy,dz(0,0,-15)

复制次数(2)复制节点属性(开)复制单元属性(开)41建立模型2和模型3

模型2模型1模型342用调整节点距离功能修改复制的拱(模型2,模型3)的高度

模型2模型1模型3模型2窗口选择(节点:22~30)

选择类型>用户选择

43用调整节点距离功能修改复制的拱(模型2)的高度

间距缩放系数>sfx(1.0);sfy(1.0);sfz(4/5)间距缩放参考点>用户设定(25,0,-15);44用调整节点距离功能修改复制的拱(模型3)的高度

间距缩放系数>sfx(1.0);sfy(1.0);sfz(4/7)窗口选择(节点:42~50)间距缩放参考点>用户设定(25,0,-30);选择类型>用户选择

4546模式--前处理模式和后处理模式用户在前处理模式下输入和修改建模数据，在后处理模式中校核模型分析结果(例如反力，位移，单元反力和应力)或者执行设计任务

顺利完成对模型的分析后，前处理模式就自动转化为后处理模式运行结果分析运行分析之后产生结果文件***.out后处理模式不运行分析47查看结果位移

DX：整体坐标系X轴方向的位移分量DY：整体坐标系Y轴方向的位移分量DZ：整体坐标系Z轴方向的位移分量位移是关于整体坐标系定义的

48查看变形图拱的高度越低，挠度就越大。拱高度越小,刚度越小

49查看弯矩内力图拱的高度越低对主梁和拱肋作用的弯矩的绝对值越大，拱肋和主梁交接处的弯矩减少

荷载工况/荷载组合>ST:均布荷载内力>My显示类型：等值线(开)

显示选项>5点线涂色图例

50梁单元内力图

Fx：单元局部坐标系x轴方向的轴力Fy：单元局部坐标系y轴方向的剪力Fz：单元局部坐标系z轴方向的剪力Fyz：同时输出单元局部坐标系y、z轴方向的剪力

Mx：绕单元局部坐标系x轴方向的扭矩。My：绕单元局部坐标系y轴方向的弯矩。Mz：绕单元局部坐标系z轴方向的弯矩。Myz：同时输出绕单元局部坐标系y、z轴方向的弯矩。内力图是关于单元局部坐标系定义的

51梁单元内力图

不涂色：仅显示梁内力图的外轮廓。线涂色：在节点和四等分点处用彩色线表现内力图。实体涂色：内力图用彩色涂面精确：提供沿包括两端节点在内的梁单元全长的的梁内力图

5点：提供梁长的四等分点及两端节点