FEA第二册-分析与计算原理

MIDASFamilyProgram(中文版)是北京迈达斯技术有限公司开发的结构分析及设计系列软件。与MIDASFamilyProgram相关的书籍受计算机软件保护条例和著作权法的保护。关于软件及相关资料的咨询请按以下地址联络。本用户手册的制作所引用的商标(trademark)以及注册商标(registeredtrademark)如下。ADINAisatrademarkofADINAR&D,Inc.AutoCADisaregisteredtrademarkofAutodesk,Inc.SAP2000isregisteredtrademarkofComputerandStructure,Inc.ExcelisatrademarkofMicrosoftCorporation.IBMisaregisteredtrademarksofInternationalBusinessMachinesCorporation.Intel386,486,andPentiumaretrademarkofIntelCorporation.MIDASisatrademarkofMIDASInformationTechnologyCorporation.NASTRANisaregisteredtrademarkoftheNationalAeronauticsandSpaceAdministration(NASA).NISAⅡisatrademarkofEngineeringMechanicsResearchCorporation.ScreenCamisatrademarkofLotusDevelopmentCorporation.SentinelisatrademarkofRainbowTechnologies,Inc.WindowsisatrademarkofMicrosoftCorporation.InternetExplorerisatrademarkofMicrosoftCorporation.北京市海淀区中关村南大街乙56号方圆大厦1307室Tel:-010-8802-6169Fax:[phone]E-mail:[e-mail]程序的鉴定和免责说明MIDASFamilyProgram在开发阶段通过几千种例题进行了与理论值以及其它程序结果的比较鉴定，证明了MIDAS系列程序不仅内含最新的理论，而且能得出可靠的分析结果。自1989年开发以来，程序使用于包括政府项目在内的国内外5000多个工程项目中，证明了其效率和准确性。MIDASFamilyProgram通过了财团法人韩国电算结构工学会的严格鉴定；建筑设计程序通过了中国建设部评估鉴定。由于结构分析及设计是以庞大的理论和设计知识为基础的，基于此特点，用户因使用MIDASFamilyProgram而引起的任何利益和损失，MIDASFamilyProgram的开发赞助人、开发者以及鉴定机关均不负责。因此使用程序之前，用户必须充分理解用户手册，对程序的结果也需要用户正确的判断和鉴定。感谢语MIDASFamilyProgram是以POSCO集团成立以来所积累下来的在机械、建筑和土木领域所积累的结构设计技术为基础，并在各大院校教授和工程技术人员的帮助下制作出来的。在这里对本程序的开发和用户手册的编写给予帮助的教授以及相关部门的技术人员表示感谢。希望本程序对结构分析与设计领域的技术发展能贡献微薄之力。北京迈达斯技术有限公司序言MIDASFEA是土木领域专用的非线性分析与详细分析软件。关于MIDAS/FEA和MIDASFamilyProgramMIDAS/FEA是MIDASFamilyProgram之一，它是从2005年开始开发的。MIDASFamilyProgram是以结构设计的各项工作全自动化为目的而开发的系列软件，其构成如下。土木领域midasFEAAdvancedNonlinearandDetailAnalysisProgram土木结构非线性详细分析专用软件midasCivilIntegratedSolutionSystemforBridgeandCivilStructures土木结构专用结构分析以及优化设计系统midasFX+GeneralPre&Post-processorsforFiniteElementAnalysis自动化生成有限元网格系统岩土与隧道领域midasGTSGeotechnicalandTunnelanalysisSystem岩土隧道结构专用有限元分析软件建筑领域midasGenIntegratedDesignSystemforBuildingandGeneralStructures建筑结构通用结构分析以及优化设计系统midasADSShearwalltypeApartmentDesignSystem剪力墙结构住宅楼的分析以及优化设计系统midasSDSSlab&basematDesignSystem楼板、筏式基础的结构分析以及优化设计系统midasSetStructuralEngineer’sTools单体结构设计软件MIDAS/FEA的优点和特点MIDAS/FEA是在土木结构领域国内外专业技术人员和专家的共同努力下以及TNODIANA公司的协助与合作下开发的，它采用尖端的计算机图像处理技术，是在Windows环境下开发的新概念的非线性详细分析专用软件。它简单易学，而且功能强大。MIDAS/FEA是针对土木结构领域开发的具有土木专业特点的非线性详细分析软件。较MIDAS以前的产品提供了更直观、更多样化的建模方式、更强大的分析功能并利用最新的求解器获得了更快的分析速度，其卓越的图形处理功能为设计人员的提供了美观多样的分析结果。另外，MIDAS/FEA在开发阶段通过验证例题，将其计算结果与理论值结果以及其他程序的计算结果进行了比较、验证，并通过在大量的工程项目上的运用，证明了其准确性和高效性。在MIDAS主页()提供了最具代表性的一些例题。在有限元运算原理方面，由于采用了最新理论，故可计算出比其他类似程序更为精确的计算结果。结束语MIDAS/FEA是在国内外技术人员和学术界的教授的共同努力下诞生的。愿使用MIDAS/FEA的用户取得成功。若在使用上有什么不便或需要改进的地方请随时与我们联系。最后感谢所有参与MIDAS/FEA开发的人员，特别是开发者以及他们的家属。如何使用用户指南MIDAS/FEA的用户指南由以下两本用户手册和在线帮助构成。第一册操作指南与基本例题第二册分析与计算原理在线帮助程序自带的各项功能的使用方法和输入项目的详细说明。为了更加有效地理解和掌握MIDAS/FEA的特性和功能，最好按以下顺序先对程序内容有一定的了解后再开始使用程序。首先请阅读对结构分析功能进行解说的第二册的内容，以便对结构分析的概念有初步的了解。对于Civil或其它类似程序有一定使用经验的用户可省略此过程，可在使用过程中对需要参考的部分查看用户手册。第二册中的内容包括有限元分析、材料及几何非线性分析等分析功能所需要考虑的基本事项。据国外的一些专门杂志统计，在对结构分析理论和所使用程序的理解不足的状态下进行结构分析时，发生错误的概率在90%以上。请根据第一册的“程序安装”中所示顺序安装MIDAS/FEA。请阅读第一册中的程序基本操作内容。在第一册中包括“设定操作环境”、“输入数据”、“模型画面的处理”、“选择功能和激活/钝化功能”、“建模”、“分析”、“查看分析结果”等内容，这些是高效建模和成功分析所必须了解的功能。对于各项功能以及输入事项的详细说明请参考MIDAS/FEA程序自带的在线帮助内容。在MIDASIT的主页()提供了大量的验证例题。通过这些例题，对MIDAS/FEA的主要分析功能，将其计算结果与理论值与其它结构分析程序的计算结果进行了比较和验证。验证例题中的大部分内容是由大学课程中经常接触的基本结构问题，因此还可以用来帮助结构分析的初学者了解和掌握结构分析的基本概念。除此之外，在MIDASIT的主页()还提供“技术资料”、“FAQ”、“Q&A”以及“用户建议”等栏目。在这些栏目中不仅提供各种新旧功能的介绍和使用方法，还提供实际工作中进行结构分析所需的各种技术和最新理论等资料。WeAnalyzeandDesigntheFuture目录第一部分单元库第一章.结构单元··············1-1概要/031-2桁架单元/111-3梁单元/161-4平面应力单元/311-5板单元/401-6平面应变单元/621-7轴对称单元/671-8实体单元/761-9弹簧/891-10刚性连接/92第二章.钢筋单元··············2-1概要/992-2钢筋类型/1002-3有限元方程/1052-4平面应变单元中的钢筋/1102-5轴对称单元中的钢筋/1152-6平面应力单元中的钢筋/1202-7实体单元中的钢筋/1232-8板单元中的钢筋/1282-9预应力钢筋/1320399目录WeAnalyzeandDesigntheFuture第三章.界面单元··············3-1概要/1373-2坐标系和相对位移/1393-3点界面单元/1413-4线界面单元/1433-5面界面单元/1453-6有限元方程/1493-7界面单元的分析结果/150第四章.几何非线性分析···········4-1概要/1514-2桁架单元/1564-3平面应力单元/1594-4板单元/1624-5平面应变单元/1674-6轴对称单元/1684-7实体单元/171137151WeAnalyzeandDesigntheFuture目录第二部分材料库第一章.材料本构模型············1-1概要/1771-2破坏准则/188第二章.总应变裂缝·············2-1概要/2092-2基本特性/2132-3加载及卸载/2162-4裂缝应变的变化/2182-5刚度矩阵/2202-6受压模型/2262-7受拉模型/23242-8剪切模型/2422-9横向影响/245第三章.界面非线性·············3-1概要/2533-2离散裂缝/2553-3膨胀裂缝/2613-4粘结滑动模型/2713-5库仑摩擦模型/2743-6复合破坏模型/277209253177WeAnalyzeandDesigntheFuture目录第三部分一般算法第一章.荷载和边界条件···········1-1自由度约束条件/2891-2斜支座/2921-3约束方程/2931-4节点荷载/2951-5单元压力荷载/2961-6自重/2981-7强制位移/399第二章.求解器···············2-1概要/3012-2直接法/3022-3迭代法/3062-4特点/308第三章.迭代法···············3-1概要/3093-2初始刚度法/3123-3牛顿拉普森法/3133-4修正的牛顿拉普森法/3143-5弧长法/3153-6收敛条件/3193-7自动转换功能/320289301309WeAnalyzeandDesigntheFuture目录第四部分线性分析第一章.线性静力分析············1-1概要/3231-2包含非线性单元的线性静力分析/324第二章.模态分析··············2-1概要/3252-2兰佐斯迭代法/3292-3子空间迭代法/3312-4相关功能/332第三章.时程分析··············3-1概要/3353-2振型叠加法/3363-3直接积分法/3383-4阻尼/3403-5注意事项/342第四章.反应谱分析·············4-1概要/3434-2频谱函数/348第五章