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MIDAS/Civil培训中交路桥华北工程有限公司技术质量部侯兆隆2013年10月Midas/Civil培训内容一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍1.软件介绍2.菜单介绍二、Midas/Civil计算分析说明1.常用单元介绍2.常用边界条件介绍三、Midas/Civil静力分析1.盖梁托架力学分析2.钢管支架力学分析3.钢围堰力学分析四、Midas/Civil建模注意事项小结一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍•MIDAS系列软件是以有限元为理论基础开发的分析和设计软件。早在1989年韩国浦项集团成立CAD/CAE研发机构开始专门研发MIDAS系列软件，于2000年9月正式成立InformationTechnologyCo.,Ltd.(简称MIDASIT)。目前MIDAS系列软件包含建筑（Gen），桥梁(Civil)，岩土隧道(GTS)，机械(MEC)，基础(SDS)，有限元网格划分(FX+)，Midas/FEA等多种软件。1.Midas/Civil软件介绍一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍钢管支架一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍液压爬模一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍空心板抽芯内模一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍盖梁托架（销棒法）一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍架桥机主梁一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍栈桥静力分析一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍混凝土水化热分析一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍(一)特点：*提供菜单交互式、表格输入、导入CAD等灵活多样的建模功能。*提供刚构桥、板型桥、箱梁桥、顶推法桥梁、悬臂法桥梁、移动支架/满堂支架法桥梁、悬索桥、斜拉桥的建模助手。*提供中国、美国、英国、德国、欧洲、日本、韩国等国家的材料和截面数据库，以及混凝土收缩和徐变规范和移动何在规范。*提供桁架、一般梁/边截面梁、平面应力/平面应变、只受拉/只受压、钩、索、板、实体单元等工程实际时所需的各种有限元模型。*提供静力分析、动力分析、静/动力弹塑性分析、几何非线形分析、优化索力、屈曲分析、移动荷载分析（影响线/影响面分析）、支座沉降分析、施工阶段分析、联合截面施工阶段分析等功能。*在后处理中，可以根据设计规范自动生成荷载组合，也可以添加和修改荷载组合。*可以输出各种反力、位移、内力和应力的图形、表格和文本。*可在进行结构分析后对多种形式的梁、柱截面进行设计和验算。一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍（二）适用范围：主要适用于桥梁结构、地下结构、工业建筑、大坝、港口等结构的分析与设计。特别是针对桥梁结构，MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分析、后处理、设计等方面提供了很多的便利的功能，目前已为各大公路、铁路部门的设计院所采用。一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍Midas/Civil界面前处理建模、加载、边界条件后处理计算结果、RC设计、PSC设计等求解（三）分析框图：计算原理、软件操作一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍1)设置操作环境:2D或3D结构、单位体系等。2)定义材料和截面定义截面:矩形、圆形、箱型、工字型、变截面等定义材料的时间依存性并连接:混凝土、钢绞线、钢材等；设置材料收缩徐变特性。3)建立结构模型：定义节点、单元（梁单元、桁架单元、只受拉/压单元）、变截面组等。4)定义结构组、边界条件组和荷载组：主要是用于施工阶段分析中，按阶段激活响应的结构、边界及荷载。5)输入边界条件：定义结构的外边界条件以及结构内部的连接。6)输入荷载：包括施工荷载、永久荷载、活荷载、温度荷载、车辆荷载、支座沉降、预应力荷载等。7)输入钢束特性值：定义预应力钢束的特性的种类（15-7，15-9等）输入钢束形状：定义主梁预应力钢束形状输入钢束预应力荷载：输入预应力钢束的张拉力，常按钢绞线强度的0.75倍计入。8)定义施工阶段：选择合适的结构组、边界组和荷载组定义施工阶段9)输入移动荷载数据：输入活荷载信息，包括汽车荷载和人群荷载。10)输入值沉降荷载数据：输入边界的支座沉降情况。11)定义分析控制数据。12)运行分析A.一般分析步骤一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍B.运行求解线性联立方程组的求解方法就是如式（2.1.1）所示求解线性矩阵的解u的方法。Ku=p(2.1.1)线性联立方程组的解法不仅适用于线性分析，对于特征值、屈曲、动力分析、非线性分析等几乎所有分析都可以适用。求解方法可分为直线法和迭代法两种类型。MIDAS/Civil中可供使用额求解方法如下：直接解法天际线法多波前法迭代解法共轭梯度法ILUT前置条件Jacobi前置条件广义最小残余法ILUT前置条件Jacobi前置条件一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍1)通过图形查看内力和应力2)定义荷载组合3)查看单项荷载下的内力4)查看荷载组合条件下的内力和应力5)RC设计计算结果、PSC设计计算结果等等……C后处理一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍2.Midas/Civil菜单介绍（1）菜单系统一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍主菜单：MIDAS/Civil内所有功能的指示命令和快捷键树形菜单：从模型的输入到分析、结果分析、各种表格及群的设定状态等都按照树形结构进行了系统地整理。不仅是熟练的用户还是初次使用的用户，都可以就所需的内容得到指示或打开相关的对话窗口，从而可以有效而准确的进行操作。另外，在工作树中可以一目了然地对目前的模型数据输入状况进行确认，并提供了可以对其进行修改的拖放方式的建模功能。关联菜单：为了能够做到最少地移动鼠标，而提供的通过在操作窗口点击鼠标的右键来显示与操作内容相关的各项功能或经常使用的功能的菜单系统。模型窗口：使用MIDAS/Civil的GUI（GraphicUserInterface）功能建模、结果分析的操作窗口。在模型窗口中，不仅可以展示一般形态的模型，而且还可以将模型和分析结果通过使用去除隐藏线、调整明暗、照明、颜色分离处理等功能展示渲染画面，另外，它所提供的动态查看功能能够展示各种动态的视觉效果。一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍表格窗口：是将各种数据的输入和分析结果以Spreadsheet形式表格化了的窗口信息窗口：显示在建模过程中所需的各种提示，警告或者错误信息的窗口状态条：为提高效率所提供的各种坐标系状况、单位变更、过滤选择功能，快速查询功能、单元捕捉状态的调整功能等。工具条和图标菜单：为了能够快速地导入经常使用的功能，MIDAS/Civil提供将各项功能形象化了的图标菜单。各图标从属于各种类似功能图标群的工具条内一、Midas/Civil软件介绍及菜单介绍（2）操作环境设定单位系的设定或变更：MIDAS/Civil基于对操作状况和输入数据特点的考虑，可以对单位系进行任意变更或者同时使用几个单位系，比如，在输入位置时使用“m”的单位，而在输入界面时可变更为“mm”的单位，另外，可在输入时使用“SI”的单位，而在输出分析结果是使用“English”的单位。对于温度的单位无需另行设定，只要将单位同意后输入即可。由长度单位和力的单位组合而成的弯矩、应力或弹性系数等单位，程序会根据长度和力的单位自动地进行组合。在设定或变更单位体系时，可以使用工具→单位体系，也可以使用画面下端的状态条的单位变更功能二、Midas/Civil计算分析说明1.常用单元介绍桁架单元、梁单元/变截面梁单元、板单元、实体单元二、Midas/Civil计算分析说明2.常用边界介绍二、Midas/Civil计算分析说明二、Midas/Civil计算分析说明二、Midas/Civil计算分析说明二、Midas/Civil计算分析说明二、Midas/Civil计算分析说明二、Midas/Civil计算分析说明二、Midas/Civil计算分析说明弹性连接是一种具有6自由度，类似于梁单元的弹簧单元，弹性连接由两个节点构成，构成弹性连接的两个节点作用相当，它们之间的节点相对变形由弹性连接的刚度决定。当弹性连接刚度选择为“刚性”时，其弹性连接刚度不是无穷大，而是整个模型中最大刚度的100,000倍。二、Midas/Civil计算分析说明二、Midas/Civil计算分析说明二、Midas/Civil计算分析说明刚性连接是节点自由度耦合的一种方式，通过建立节点之间的自由度耦合方程，使得主节点与从节点始终保持位移之间的约束关系。一个刚性连接由一个主节点，一个或多个从属节点构成，主从节点间的相对位移由刚性连接的约束内容决定。如果约束内容只有平动自由度，则主从节点间无相对位移，如果约束内容既有平动自由度也有转动自由度，则主从节点因发生相同的转动位移而导致主从节点间有相对平动位移。三、Midas/Civil静力分析算例：1.盖梁托架力学分析2.钢管支架力学分析3.钢围堰力学分析四、Midas/Civil建模注意事项小结1.MIDAS建模前要对要设计或者计算的结构物有大概的了解，对不熟悉的方案设计前要查阅资料，从网络上或者技术资料库中查找相似的方案熟悉个大概，同时可以用AutoCAD（或者MIDAS、PROE、UG、Solidworks、3Dmax等软件）建立3D模型直观了解方案中要涉及到的结构。2.建模过程中及时将的节点单元等建模元素进行分组，方便后续的建模操作。3.建模中熟练使用常用快捷键有助于提高建模效率。例如：钝化（Ctrl+F2）、激活(F2)和全部激活（Ctrl+A）工具；查询（F4）、运行（F5）、消隐（Ctrl+H）、观察缩小后的情况（Ctrl+K）;4.建模时注意标准件，建立正确的标准件然后复制成最终模型。建立对称衬模型时只需建立1/2或1/4模型然后镜像完成最终模型，调整并统一单元局部坐标轴，用这些方法来提高建模效率。5.建模中在输入荷载数值时，进行单位确认。四Midas/Civil建模注意事项小结6.检查结构数据的功能：模型→检查数据结构，包括检查并删除重复的单元、显示自由边、显示自由面和检查单元局部坐标轴7.模型计算前进行检查，将孤立节点、自由节点、自由边、重复单元等与计算的模型无关的元素删除，以减少计算中可能出现的报错。8.边界条件的重要性。有限元软件的强大在于：不管什么样的模型都能算出一个值，这个值正确与否，距离符合实际情况的数值中间存在着个步骤——理性的分析。理性分析需要实际工作经验和理论知识相结合，然后对整个计算过程进行分析，来判断结果是否满足实际需要。Email:xshzl@163.com