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MIDAS应用入门西南交通大学土木工程学院桥梁工程系姚昌荣博士13699004693Email:chryao-1016@163.com2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣2主讲内容一、一、MIDAS/CivilMIDAS/Civil简介简介二、二、MIDAS/CivilMIDAS/Civil分析一般步骤分析一般步骤三、三、33跨连续梁建模过程实例跨连续梁建模过程实例2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣3一、MIDAS简介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+)等多种软件。2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣42、MIDAS特点¾1、建立模型方便：提供菜单交互式、表格输入、导入CAD等灵活多样的建模功能。¾2、适合多种规范：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荷载规范。¾3、单元库丰富：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。¾4、可以进行多种分析：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¾5、方便的后处理：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。2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣5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。2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣63、MIDAS操作界面2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣74、MIDAS的常用单元类型桁架单元梁单元2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣8平面应力单元板单元2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣92011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣105、MIDAS主菜单2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣11树形菜单2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣12在工具条位置点击鼠标右键，可选是否打开主/次成分工具条。2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣135、数据输入方式2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣142011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣15模型激活与钝化2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣16二、分析步骤（1）节点单元开始操作环境材料和截面结构、单元、荷载分组边界条件荷载（工况）预应力束定义施工阶段求解定义荷载组合内力应力位移前处理后处理2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣17二、一般分析步骤（2）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。前处理求解后处理1、定义荷载组合2、查看单项荷载下的内力3、查看荷载组合条件下的内力和应力2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣18三、3跨连续梁建模过程实例梁长度：L=15+20+15m，C40截面形式：H=2m，B=1m实腹式矩形截面荷载：施工阶段均布荷载10kN/m；成桥后中中跨跨中作用集中力300kN。分成三个施工阶段：第一施工阶段安装1、3跨，形成简支梁；第二施工阶段安装中间跨，形成连续梁结构（实际过程一般应是先形成三跨简支梁，再简支变连续，这里为了简化起见略去了中间过程），施加均布荷载；第三施工阶段，收缩徐变时间3600天。求解全梁剪力、弯矩、位移及各截面应力2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣1915m20m15m300kN1.0m2.0m2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣201.1、设定操作环境2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣211.2结构类型模型结构类型选择”3D”2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣222.1材料——定义材料2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣232.2材料——混凝土收缩徐变特性理论厚度随意输入，在模型完成后再修改：材料和截面特性修改单元依存特性2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣242.3材料——混凝土强度发展函数2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣252.4材料——连接时间依存材料特性2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣263、截面定义2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣274.1建立结构模型——节点or2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣284.2建立结构模型——单元或者新建单元然后再复制2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣29结构三维图2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣304.3建立结构模型——修改单元全选2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣315.1组——结构组选中单元后拖放2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣325.1组——结构组（2）选中单元后拖放选中单元后拖放选中单元后拖放2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣335.2组——边界组2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣345.3组——荷载组2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣356.1边界条件（1）模型/边界条件/一般支撑边界组名称第一跨选择添加支撑条件类型Dx,Dy,Dz,Rx(开)点击“适用”边界组名称第一跨选择添加支撑条件类型Dy,Dz,Rx(开)点击“适用”2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣366.2边界条件（2）模型/边界条件/一般支撑边界组名称第三跨选择添加支撑条件类型Dx,Dy,Dz,Rx(开)点击“适用”边界组名称第三跨选择添加支撑条件类型Dy,Dz,Rx(开)点击“适用”36）51）模型/边界条件/一般支撑边界组名称全梁选择添加支撑条件类型Dx,Dy,Dz,Rx(开)点击“适用”边界组名称全梁选择添加支撑条件类型Dy,Dz,Rx(开)点击“适用”16）1,36,51）第三跨边界条件全梁边界条件2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣377.1荷载——建立荷载工况荷载工况：就是一种荷载项目，指具体的荷载大小形式，可以是几个荷载也可以是单独一个荷载。荷载组：是为了定义施工阶段而将多个荷载工况组合在一起。有施工阶段就必须定义荷载组。成桥后的荷载（非施工阶段作用）则不需要定义荷载组（结构组和边界组也一样）2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣387.2荷载——输入荷载（自重）2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣397.3荷载——输入荷载（均布荷载）2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣407.4荷载——输入荷载（成桥后的集中力）2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣418.1施工阶段——第1跨和第3跨（1）2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣428.2施工阶段——第1跨和第3跨（2）名称(第1/3跨)；持续时间(10)施工阶段(on)；施工步骤(off)。单元组列表主梁1，主梁3激活材龄(5)添加。边界组列表第1跨，第3跨激活支撑条件/弹性支撑位置变形后添加。荷载组列表自重激活激活时间开始添加。适用上述施工阶段的流程如下：在树形菜单中选择施工阶段分析数据定义施工阶段。2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣438.3施工阶段——第2跨名称(第2跨)；持续时间(10)施工阶段(on)；施工步骤(off)。单元组列表主梁2激活材龄(5)添加。边界组列表全梁激活支撑条件/弹性支撑位置变形后添加；组列表第1跨，第3跨钝化添加。荷载组列表均布荷载激活激活时间开始添加。适用中间跨安装施工阶段的流程如下：2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣448.3施工阶段——第3阶段，收缩徐变2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣459.1分析求解（1）——施工阶段分析控制主菜单/分析/施工阶段分析控制2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣469.2分析求解（2）——求解主菜单/分析/施工阶段分析控制2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣4710.1后处理——设置荷载组合只能在PostCS中设置荷载组合2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣4810.2后处理——图形查看施工阶段位移2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣4910.3后处理——图形查看施工阶段应力2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣5010.4后处理——图形查看组合荷载应力2011年12月20日8时12分西南交通大学桥梁系姚昌荣51