.........关于MIDAS独立模型、累加模型、平衡单元节点力及几何刚度初始荷载的验证接触midas有一段时间了,最近在做一座悬索桥的设计,因为涉及到风缆的加载,所以对独立模型、累加模型和几何刚度初始荷载、平衡单元节点力等进行了一些验证,这里面为了更直观,截取的图片较多,便于比较,都是个人的见解,有不对的地方还请多多指正。图1模型如图1,索单元12、13、14及26、27、28的初拉力为10、8、5KN。塔底部固结。所不同的是,单元1-11具备一定的几何刚度初始荷载,见图2。图2.........图3首先进行的是施工阶段的加载。第一施工阶段直接假设主塔、主梁和拉索,但是不加自重。第二施工阶段(一次成桥)加上自重,第三施工阶段在主梁端点加上竖向向下的30KN的竖向力点荷载。采用独立模型,位移数为0.001。图4运行后,空工况下的结构相应见图5-图7.........图5图6.........图7小结:空工况下,索力,位移,梁单元力的不同源于塔梁结构的刚度不同,初拉力类似与一种先法,如果结构的刚度无限大(即索力挂上去之后,结构位移为0),空工况下的索力会趋近于初拉力(即趋近于10、8、5KN)。一次成桥的结构响应见图8-图10,加节点荷载的结构响应见图11-图13。图8图9图10图11.........图12图13在这之后,如果勾选了非线性分析控制数据,成桥阶段(Postcs)的位移,索单元和梁单元力会和空工况下的结构响应一样。如果不勾选非线性分析,全部为零。Postcs的结构相应见图14-图16。图14图15图162、静力加载静力加载选择在两个梁端点加载同样的30KN的竖向力。见图17。运行后空工况的结构响应见图18-图20,节点静力加载工况的结构响应见图21-图23。图17图18.........图19图20图21图22图23静力30KN的加载情况下,位移和力比施工阶段加节点荷载的要小,原因是施工阶段的时候考虑的结构自重的缘故,如果把施工阶段的自重去掉,直接加载节点荷载1、2,那么效果和静力加载是一样的。然后,把施工阶段控制数据的独立模型改为累加模型,同时不勾选初始荷载控制,施工阶段的空工况结构响应见图25-图27(该模型去了自重)图24图25.........图26图27静力加载时,空工况下的结构响应见图28-图30图28图29图30由分析可以看出,不勾选初始荷载控制,几何刚度初始荷载就没有构成结构的初始刚度,所以二者的结构响应是一致的(勾选不勾选,几何刚度初始荷载在此都不会构成结构的初始刚度),但是在静力加载的情况下,几何刚度初始荷载赋予了结构初始刚度。下面,勾选初始荷载控制数据,见图31图31施工阶段空工况的结构响应和图25-图27一模一样,只是在静力加载工况时,空工况的结构响应见图32-图34,施工阶段中的节点荷载1、2下桁架单元的力如图35,可见,除了位移不同,静力加载前的结构几何刚度,正好是施工.........阶段结束后的结构刚度。(累加模型的成桥阶段位移为0,在施加了30KN的力后竖向位移为7.111mm。独立模型在梁端点施加了30KN的力后,位移为6.295mm,这时候结构的状态应该是累加模型的初始状态,再在该独立模型的梁端上施加30KN的力,位移变成了13.320mm,两者相差7.025,考虑到切向位移及结构变形的缘故,这个位移应该刚好是累加模型加载下的7.111mm,所以累加模型的位移计算,一定要在成桥位移为零的基础上计算才能得到准确的值)图32图33图34图35最后,我们来对比勾选初始荷载与不勾选的累加模型,后施工阶段静力加载的结构响应有何不同,图36和37为不勾选的,图38和39为勾选的。图36(不勾选初始荷载)图37(不勾选初始荷载)图38(勾选初始荷载)图39(勾选初始荷载).........可见,勾选初始荷载的累加模型的位移因为有了成桥自重和二恒的参与,刚度变大,静力加载下的结构位移较小,而且这时候的结构力为索单元的实际受力,对于描述成桥后的静力加载下的结构真实力比较准确。(因此可以得出,不勾选初始荷载的累加模型和不勾选平衡单元节点力的独立模型,在成桥阶段的静力分析效果是一样的,只是在施工阶段的分析里面,累加模型不考虑几何刚度初始荷载,而独立模型考虑了)在这里再谈谈平衡单元节点力的问题,如果勾选独立模型勾选了平衡单元节点力的话,而你的大位移选项里面并没有平衡单元节点力的数据,则程序就不会调用几何刚度初始荷载数据了,而是直接调用索单元的无应力索长(或者说初拉力),这时候,单元1-11的几何刚度初始荷载就用没有作用,施工阶段空工况的结构响应和旁边的模型是一样的,结果见图40,图41则是不勾选平衡单元节点力的施工阶段空工况位移。图40(勾选平衡单元)图41(不勾选平衡单元)