87Midas入门-结构分析基础03

7.弹簧分析概述在本例题比较和验算结构的支承条件和弹簧刚度不同时产生的结构的反力、位移和内力。图7.1分析模型材料钢材:Grade3弹性模量(E):2.1x106kgf/cm2截面截面面积(Area):1.0x10-2m2截面惯性矩(Iyy):8.333x10-6m2荷载节点集中荷载:10.0tonf弹簧系数弹簧连接内部铰连接区分k1(tonf·m/radian)k2(tonf/m)k3(tonf/m)模型1模型2模型3100,00010100,000110,00010,00010,00010,00010,000设定基本环境打开新文件以‘Support.mgb’为名保存。定义单位体系为‘m’和‘tonf’。文件/新文件文件/保存(Support)工具/单位体系长度m;力tonf图7.2设定单位体系设定结构类型为X-Z平面。模型/结构类型结构类型X-Z平面定义材料以及截面选择材料为钢材Grade3（GB(S)）。模型/材料和截面特性/材料类型钢材规范GB(S);数据库Grade3模型/材料和截面特性/截面数值截面号(1);名称(截面)截面特性值面积(0.01);Iyy(8.333e-6)图7.3定义材料图7.4定义截面建立节点和截面为建立模型1的梁单元，先输入节点。正面,捕捉点(关),捕捉轴线(关)捕捉节点(开),捕捉单元(开),自动对齐(开)模型/节点/建立节点坐标(x,y,z)(0,0,0)图7.5建立节点用扩展单元功能建立模型1的左侧的梁单元。模型/单元/扩展单元全选扩展类型节点线单元单元属性单元类型梁单元材料1:Grade3;截面1:截面;Beta角(0)一般类型移动和复制;移动和复制等间距dx,dy,dz(1,0,0);复制次数(5)图7.6建立梁单元复制模型1的左侧梁单元来建立右侧梁单元。模型/单元/移动和复制单元全选形式复制;移动和复制等间距dx,dy,dz(5,0,-0.1);复制次数(1)图7.7建立右侧梁单元输入边界条件给梁的两端输入边界条件。首先用一般支撑功能约束自由度。模型/边界条件/一般支承节点号(开)单选(节点:1)选择添加支承条件类型Dx,Dz(开)单选(节点:12)选择添加支承条件类型Dx,Ry(开)图7.8输入支承条件用节点弹性支承输入梁的弹性支承条件。弹性支承条件与约束节点自由度的一般支承不同,输入各个自由度弹性支撑刚度，根据刚度允许变形，弹性支撑的内力以反力输出。模型/边界条件/节点弹性支承单选(节点:1)选择添加节点弹性支承(局部方向)SRy(100000)单选(节点:12)选择添加节点弹性支承(局部方向)SDz(10000)图7.9输入弹性支承条件关于弹性支承的详细说明参考用户手册的“弹性边界条件”部分输入荷载定义荷载工况为输入荷载定义荷载工况。荷载/静力荷载工况名称(荷载1);类型用户定义的荷载图7.10定义荷载工况输入节点荷载在节点6输入集中荷载10tonf。荷载/节点荷载单选(节点:6)荷载工况名称荷载1;选择添加节点荷载FZ(-10)图7.11输入节点荷载复制单元复制模型1来建立模型2~4。同时复制输入在模型1的节点荷载和边界条件。模型/单元/移动和复制单元全选形式复制;移动和复制等间距dx,dy,dz(0,0,-2);复制次数(3)复制节点属性(开);复制单元属性(开)图7.12复制单元把模型4的右侧部分节点向Z轴方向移动0.1m与左侧部分连接起来。用合并节点功能删除重复节点。模型/节点/移动和复制节点窗口选择(节点:43,44,45,46,47,48)形式移动;移动和复制等间距dx,dy,dz(0,0,0.1)模型/节点/合并节点合并全部;合并范围(0.001);删除合并的节点(开)模型1模型2模型3模型4图7.13修改模型4模型1模型2模型3模型4变更边界条件修改边界条件把模型4两端的边界条件修改为固定端条件。模型/边界条件/一般支承单选(节点:37,48)选择替换;支承条件类型Dx,Dz,Ry(开)图7.14修改边界条件修改模型2弹性支承点的弹性支承刚度值，删除模型4的弹性支承条件。模型/边界条件/节点弹性支承单选(节点:37,48)选择删除单选(节点:13)选择替换;节点弹性支承(局部方向)SRy(10)图7.15修改弹簧支点条件模型1模型2模型3模型4在模型1,2,3左右梁的相邻部分输入弹性连接条件。弹性连接刚度以单元局部坐标系为基准输入。模型/边界条件/弹性连接选择添加/替换弹性连接数据连接类型一般类型;SDx(1);2点(6,7)弹性连接数据连接类型一般类型;SDx(10000);2点(18,19)弹性连接数据连接类型一般类型;SDx(10000);2点(30,31)节点号(关)图7.16输入弹性连接单元参考在线帮助的“弹性连接”部分只受拉弹性连接和只受压弹性连接在分析过程中通过反复的分析中得到收敛值，详细事项参照用户手册“非线性边界分析”部分模型1模型2模型3模型4在模型4的中间输入内部铰接。模型/边界条件/释放梁端约束单元号(开)单选(单元:35)选择添加/替换选择类型释放比率j-节点My(开)图7.17输入内部铰接运行结构分析运行结构分析。分析/运行分析模型1模型2模型3模型4查看分析结果查看反力完成结构分析后，首先查看反力。模型1:因弹性连接刚度较小,所以加载在左右连接点(节点6)的荷载由左侧构件承担。模型2:因左侧构件支座抗旋转刚度较小，连接点的刚度较大,所以集中荷载传达到右侧构件。模型3:支座的刚度和弹性连接刚度同时增大时,可以得出与两端固定且内部铰接的模型4相同的结果。结果/反力/反力/弯矩单元号(关)荷载工况/荷载组合ST:荷载1反力FZ显示类型数值(开)数值小数点以下位数(2);指数型(关);适用于选择确认时(开)图7.18节点荷载产生的反力模型1模型2模型3模型4查看变形图查看变形图。在模型1左侧构件的沉降不影响右侧构件,而在模型2发生几乎相同的沉降。结果/位移/位移形状荷载工况/荷载组合ST:荷载1成分DXZ;显示类型变形前(开)图7.19节点荷载产生的变形图模型1模型2模型3模型4查看弯矩查看各个情况下梁的弯矩。随着弹性支座的刚度的增加，梁的力学性反应就越接近于一端固定的构件的情况。在电算构造分析中弹性支撑条件(pointspringsupport)及弹性连接条件(ElasticLink)应用于直接调节支点和单元的刚度的情况，应用于只用节点、单元难以建立的模型，且为了反应支点的刚度、偏心而使用。结果/内力/梁单元内力图荷载工况/荷载组合ST:荷载1;内力My显示选择精确解;线涂色显示类型等值线(开)数值小数点以下位数(1);指数型(关);昀大和昀小值绝对昀大值显示范围(%)(20);适用于选择确认时(开)图7.20集中荷载产生的弯矩图模型1模型2模型3模型4习题1.比较不同边界条件下两种梁的反力、沉降和内力。(材料和截面与例题相同)2.在弹性连接类型中，利用只受拉弹性连接和只受压弹性连接，比较受温度荷载作用的以下3种情况的反应。(材料和截面与例题相同)弹簧刚度(tonf·m/radian)荷载条件1荷载条件2模型张拉压缩T1T2T1T211000-－5˚+5˚+5˚－5˚2-1000－5˚+5˚+5˚－5˚310001000－5˚+5˚+5˚－5˚弹性连接刚度以及温度荷载条件8.有倾斜支座的框架结构概述如下图受竖向均布荷载和横向梯形荷载的框架,比较支座的倾斜度不同时产生的位移,内力和反力。图8.1分析模型材料钢材类型:Grade3截面数据:箱形截面1000×1000×10mm荷载1.均布竖向荷载:1.0tonf/m2.梯形横向荷载:1.0~1.5tonf/m设定基本环境打开新文件以‘Support.mgb’为名保存。单位体系定义为‘m’和‘tonf’。文件/新文件文件/保存(Support)工具/单位体系长度m;力tonf图8.2设定单位体系定义结构类型为X-Z平面。模型/结构类型结构类型X-Z平面定义材料和截面选择材料为钢材Grade3（中国规范），输入箱形截面的数据。模型/材料和截面特性/材料类型钢材规范GB(S);数据库Grade3模型/材料和截面特性/截面数据/用户截面号(1);名称(截面);截面形状箱形截面用户;H(1);B(1);tw(0.01);tf1(0.01)图8.3定义材料图8.4定义截面建立节点和单元为建立模型1，先输入节点。正面,捕捉点(关),捕捉轴线(关)捕捉节点(开),捕捉单元(开),自动对齐(开)模型/节点/建立节点坐标(x,y,z)(0,0,0)图8.5建立节点用扩展单元功能建立模型1的柱。模型/单元/扩展单元全选扩展类型节点线单元单元属性单元类型梁单元材料1:Grade3;截面1:截面;Beta角(180)一般类型复制和移动;移动和复制等间距dx,dy,dz(0,0,1);复制次数(6)图8.6建立柱单元扩展柱上端的节点来建立模型1的水平杆件。模型/单元/扩展单元节点号(开)单选(节点:7)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1:截面;Beta角(0)一般类型复制和移动;移动和复制等间距dx,dy,dz(1,0,0);复制次数(4)图8.7建立水平杆件扩展水平杆件的右端部节点来建立倾斜杆件。模型/单元/扩展单元单选(节点:11)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1:截面;Beta角(0)一般类型复制和移动;移动和复制等间距dx,dy,dz(4/6,0,-4/6);复制次数(6)图8.8建立倾斜杆件输入边界条件3维空间的所有节点有6个自由度(Dx,Dy,Dz,Rx,Ry,Rz)。但本例题定义为X-Z的平面的结构类型，所以只有3个自由度(Dx,Dz,Ry)。固定端的边界条件约束Dx,Dz,Ry的自由度，活动端的边界条件约束Dz的自由度。模型/边界条件/一般支承单选(节点:1)选择添加;支承条件类型Dx,Dz,Ry(开)单选(节点:17)选择添加;支承条件类型Dz(开)图8.9输入支座条件输入荷载定义荷载工况为输入荷载定义荷载工况。荷载/静力荷载工况名称(竖向荷载);类型用户定义的荷载名称(横向荷载);类型用户定义的荷载图8.10输入荷载工况输入均布荷载给水平杆件输入大小为1tonf/m的均布荷载。荷载/梁单元荷载(单元)节点号(关),单元号(开)窗口选择(单元:7,8,9,10)荷载工况名称竖向荷载;选择添加荷载类型均布荷载;方向整体坐标系Z;投影否数值相对值x1(0);x2(1);W(-1)图8.11输入均布荷载输入梯形荷载给柱输入1.0~1.5tonf/m的梯形荷载。荷载/梁单元荷载荷载工况名称横向荷载;选择添加荷载类型梯形荷载;方向整体坐标系X投影否数值相对值x1(0);x2(1);W1(1);W2(1.5)加载区间(7,1)图8.12输入梯形荷载建立模型2复制模型1来建立模型2。同时复制模型1上输入的均布荷载和边界条件。模型/单元/复制和移动单元单元号(关)全选形式复制移动和复制等间距dx,dy,dz(0,0,-8);复制次数(1)节点7节点1复制节点属性(开);复制单元属性(开)图8.13复制单元模型1模型2修改边界条件为了反映出模型1的滚动支座为倾斜支座，定义节点坐标系。节点坐标系(Nodelocalcoordinatesystem)只应在有关节点上，所以比整体坐标系（GCS）更适用。节点坐标系应用于反映与整体坐标系的轴方向不同的沉陷或支承条件的情况，查看位移或反力的分析结果时，也可把节点坐标系做为基准。模型/边界条件/节点局部坐标系单选(节点:17)选择添加定义局部坐标系输入方法(角度)绕x轴(0)