结构软件学且思-STAAD二次开发和应用心得汇报-by大亮

1结构软件学且思——以STAAD为例STAAD二次开发、应用心得汇报大亮2013May于北京STAAD用户年会2习武的三个境界•霍元甲在90多年前曾经提出学武有三种境界：–一种是手中有刀，心中有刀；–一种是手中无刀，心中有刀；–一种是手中、心中都没有刀。其实还有一种，是手中有刀，心中无刀。3第一部分选“刀”•工欲善其事，必先利其器业界名人看软件钱令希——JIGFEX•后来有了电子计算机，结构力学确实从计算困难中走了出来，但是依靠现成的程序软件，学生独立思考的空间却更少了。同时，应对千变万化的实际所需要的基本理论可能也模糊了。Wilson——SAP2000•–Don'tuseastructuralanalysisprogramunlessyoufullyunderstandthetheoryandapproximationsusedwithintheprogramLeroy.Z.Emkin——GTSTRUDL•–Computersarenot，andwillneverbethesourceofsolutionstoengineeringproblems.•–Thecomputerisnot，andneverwillbeanacceptablesubstituteforhumanknowledge，experience，insight，intuition，creativity，independentthinking，andgoodoldfashionedhardwork.MarioSalvadori、Prof.BrunoThurlimann、林同炎、容柏生等前辈工程师语录•容柏生–作为结构设计人员，纵使不参与程序的编制，也应该对计算机程序有深入的了解，掌握其适用范围、编制依据、力学模型和计算方法、构造处理原则等，这是必需的知识也是提高概念设计能力的一个重要部分，不能忽视。•单建“电脑只会逐个分析和解决具体问题，而不像‘人脑’那样会综合、归纳和提炼，会举一反三，针对一类问题得出带有规律性的、概念清晰的结论。这是‘电脑’的明显缺陷之一。”“与人脑相比，电脑的最大缺陷是它只会定量计算而缺乏定性分析能力。它的‘笨’也正在于此。”从“器”入手——命令流建模举例-1STAADSPACEunitmkNJOINTCOORDINATES10.0.0.66.0.0.repeat1001.5ELEMENTINCIDENCES2001287TO20411SUPPORTS16712PINNED命令流建模举例-2改“器”举例——读取STAAD模型文件，自动计算柱KZ/LZ程序内部函数关系图验证算例改“刀”——软件整容软件D:\SProV8i\STAAD\Language\Chinese\USEnglish_chs.dll里都有啥？鉴“器”法门——软件测试的重要性•选择的烦恼——软件越来越多，眼花缭乱，如何选择•选择靠谱的“器”–扛枪上战场，先把准星校––帮助文件、测试例题的完备性，是否裸奔或穿开裆裤•尺有所短，寸有所长13“器”是如何炼成的——结构软件开发全过程•规划、构思•模块划分•代码组织•写代码•编译•测试•发布•技术服务14君子性非异，善假于物也？——“器”的副作用•少乘电梯多走路，防止肌萎缩——本立道生––力学为本，软件为用––勿在浮砂筑高台15这年头，靠谱的软件是搞成靠谱的房子的必要条件之一而非充要条件软件不是万能的，没有软件是万万不能的。拥有好相机≠能拍出好照片劣质相机拍出照片影响形象；劣质软件给出的结果会害人。16第二部分概念设计与软件实证•练拳不练功，到老一场空•练功不练拳，犹如无舵船17人非圣贤，孰能无过•胸中元自有丘壑盏里何惧对总工•总工也会犯错误•从错误和失误中学习，印象比较深18例一：某高工错误观点：板的平面外刚度为零•梁与板–梁的挠度公式–矩形梁的惯性矩公式–板与梁的关系–有限元的板单元的平面外刚度表达式–STAAD算例19例二：某高工错误观点：设备的质量对结构周期无影响•伽利略是如何掀翻亚里士多德的？•让我们山寨伽利略的智慧，指出高工的错误所在•STAAD算例20例三：坊间传闻——STAAD算杆还行，算板不靠谱•谣言止于智者•板的理论解•STAAD算例板的理论解以及相关软件简史•理论–Marie-SophieGermain(1776–1831),Frenchmathematician,physicist,andphilosopher–Joseph-LouisLagrange(1736–1813),bornGiuseppeLodovico(Luigi)Lagrangia,wasamathematicianandastronomerborninTurin,Piedmont–1820,Claude-LouisNavier,doubletrigonometricseries,FrenchAcademy–1900,MauriceLévy,singletrigonometricseries•软件–1963,UniversityofCaliforniaatBerkeley,EdwardL.Wilson,SAP–1970,GeorgiaInstituteofTechnology,Leroy.Z.Emkin,GTSTRUDL–1970,JohnA.Swanson,UniversityofPittsburgh,ANSYS–1981,STAAD22DEct3121v2冤情澄清算例一：单块矩形板的内力及挠度STAAD•Ec=3.0x104N/mm2,v=0.3•Len=3m•Thickness:t=0.1m•Load:q0=2kN/m2(Neglecttheselfweight)23DeflectioninthemiddlepointMxthroughthemiddleline《TheoryofPlatesandShells》Table8STAADResult0.245mm0.881kNm/merror(0.245-0.239)/0.239=2.5%(0.881-0.862)/0.862=2.2%Deflection0.00406q0Len4D0.239mmSTAAD结果与理论解对比Mxmax0.0479q0Len20.862kN24冤情澄清算例二：三跨连续板的挠度与内力STAAD结果Ec=3.0x104N/mm2,v=0.3Len=3mThickness:t=0.1mLoad:q0=2kN/m2(Neglecttheselfweight)25STAAD结果与理论解比较MxthroughoMythroughoMxthroughv《TheoryofPlatesandShells》Chapter7STAADResult0.685kNm/m0.581kNm/m-0.643kNm/merror(0.685-0.675)/0.675=1.48%(0.581-0.571)/0.571=1.75%(-0.643+0.686)/(-0.686)=6.3%Mox0.0375q0Len20.675kNMoy0.0317q0Len20.571kNMtt0.0381q0Len20.686kN洗冤算例三：主从节点求算挠度和应力三种建模方式的挠度计算结果对比三种建模方式的腹板应力计算结果对比29例四：门式刚架侧向刚度主要靠谁•——斜撑还是刚接柱脚？–前因后果–单层单跨，简化–多层单跨带斜撑–多层单跨不带斜撑–重新学习材料力学•哪个结构的侧向刚度大？•STAAD算例30例五：用类比学力学•STAAD算例•蚂蚁和大象眼中的建筑物——结构力学与材料力学的统一•光弹实验的本质及应用–肉眼可看到的剪力滞后现象–用身边的物件做实验理解建筑物的受力、变形•一个简单实验：书和燕尾夹•尺子的弯与拉•向没学过力学但是靠卖力吃饭的人学习力学底框结构与高跟鞋32事故分析例五：30余米桁架事故分析•多研究一下别人怎么摔倒的，避免自己也摔得那么幼稚•平面计算的功与过––跨度38.5米（13分段），桁架高度2米，柱距8米（共5榀），敞开结构，一端支座为混凝土框架厂房上的牛腿，另一端为独立的混凝土柱（400X400）。恒载30公斤、活载50公斤，无其它特殊荷载。––上弦TM244X300、下弦TN250X200、斜杆146X8圆管、竖杆89X6圆管材质均为Q235B。––施工时无异常气候条件，桁架主体已安装、系杆拉杆已安装，倾覆倒塌33关于结构优化体系的优化只能靠工程师，而非计算机“Theideathatanexpert-systemcomputerprogram，withartificialintelligence，willreplaceacreativehumanisaninsulttoallstructuralengineers.”“那种认为计算机专家系统，所谓的人工智能将要取代具有创造力的人的观点是对结构工程师的侮辱”。——EdwardL.Wilson34向王叔和、李时珍学习——诉诸直觉，用身体感知建筑振型的物理意义和估算？•国内教材的讲法•洋人的讲法——从希尔伯特谈起•两种数学书——顺带谈谈国产的线性代数教材•从简支梁的振型谈起•估算振型——把自己想成小人国里的格列佛•疾风知劲草•李时珍的研究成果•麻衣神相与MIT的特征脸•无处不在的动力学——声、光......闲聊杂谈37陈惠发谈大陆教育Bean-CountingCurriculum填鴨式課程••Sincethecentrally-plannedeconomicthinkingisappliedto•highereducationdevelopment,itleadstoacurriculumthatfocusesonnumbers.••Itfocusestooexcessivelyon“publish-or-perish”forfacultymembers.••Asaresult,teachingsuffers.Thetraditionalforcedfeedingstudentsknownas“stuffedduck”approachtoteachingcontinues.Studentsarenothappywiththeireducationexperiencesbecause:••Theeducationdoesnotencouragecreativity.••Theprofessorsonlyteachknowledge,notcriticalthinking.38•Someoldprofessorsarestillusingtheiroutdatednotes.•Manycourseshavenorelationshiptotherealworld.•Theyhavetotake8coursesperemesterwhichistoomany.•Theywanttolearnmoreaboutpracticalapplicationsandteamworkskills.39国内设计院和国外工程公司的区别