邁達(dá)斯軟件初學(xué)

1、建立模型目錄設(shè)定操作環(huán)境 . 4 定義材料 . 6 輸入節(jié)點(diǎn)和單元 . 8 輸入邊界條件 . 14 輸入荷載 . 15 運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析 . 17 查看反力 . 17 查看變形和位移 . 18 查看內(nèi)力 . 19 查看應(yīng)力 . 22 梁單元細(xì)部分析（Beam Detail Analysis） . 23 表格查看結(jié)果 . 25 建立模型2設(shè)定操作環(huán)境 . 29 建立懸臂梁 . 31 輸入邊界條件 . 33 輸入荷載 . 33 建立模型3建模 . 35 輸入邊界條件 . 37 輸入荷載 . 37 建立模型4建立兩端固定梁 . 40 輸入邊界條件 . 42 輸入荷載 . 43 建立模型56781 摘要本

2、課程針對初次使用 MIDAS/Civil 的技術(shù)人員，通過懸臂梁、簡支梁等簡單的例題，介紹了 MIDAS/Civil 的基本使用方法和功能。包含的主要內(nèi)容如下。1.MIDAS/Civil的構(gòu)成及運(yùn)行模式2.視圖(View Point)和選擇(Select)功能3.關(guān)于進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和查看結(jié)果的一些基本知識(GCS, UCS, ECS等) 4.建模和分析步驟(輸入材料和截面特性、建模、輸入邊界條件、輸入荷載、結(jié)構(gòu)分析、查看結(jié)果) 使用的模型如圖 1 所示包含 8 種類型，為了了解各種功能分別使用不同的方法輸入。懸臂梁、兩端固定梁簡支梁62 = 12 m2 3 截面 : HM 440×30

3、0×11/18材料 : Q235 圖1. 分析模型建立模型²也可使用窗口下端的狀態(tài)條(圖3(b)來轉(zhuǎn)換單位體系。設(shè)定操作環(huán)境首先建立新項(xiàng)目(新項(xiàng)目)，以Cantilever_Simple.mcb為名保存( 保存)。文件 /新項(xiàng)目文件 /保存( Cantilever_Simple )單位體系是使用 tonf(力), m(長度)。1.在新項(xiàng)目選擇工具>單位體系 ²2.長度 選擇m, 力(質(zhì)量) 選擇tonf(ton)3.點(diǎn)擊工具 / 單位體系長度>m ; 力>tonf ¿本例題將主要使用圖標(biāo)菜單。默認(rèn)設(shè)置中沒有包含輸入節(jié)點(diǎn)和單元所需的圖標(biāo)，

4、用戶可根據(jù)需要將所需工具條調(diào)出，其方法如下。1.在主菜單選擇工具>用戶定制>工具條2.在工具條選擇欄勾選節(jié)點(diǎn), 單元, 特性3.點(diǎn)擊4.工具>用戶定制>工具條工具條>節(jié)點(diǎn) (開), 單元 (開), 特性 (開) 4 ²移動新調(diào)出的工具條時，可通過用鼠標(biāo)拖動工具條名稱(圖3(a)的)來完成。對于已有的工具條則可通過拖動圖3(a)的來移動。圖 2. 工具條編輯窗口將調(diào)出的工具條參考圖 3 拖放到用戶方便的位置。（a）調(diào)整工具條位置之前5 縮放 & 移動視 點(diǎn)特 性單 元動態(tài)視點(diǎn)節(jié) 點(diǎn)軸網(wǎng) & 捕捉選 擇激活鈍化狀 態(tài) 條定義材料（b）調(diào)整工具

5、條位置之后圖 3. 排列工具條使用 Civil 數(shù)據(jù)庫中內(nèi)含的材料 Grade3 來定義材料。6 ²也可不使用圖標(biāo)菜單而使用關(guān)聯(lián)菜單的材料和截面特性>材料來輸入。關(guān)聯(lián)菜單可通過在模型窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出。²使用內(nèi)含的數(shù)據(jù)庫時，不 需 另 行 指 定 材 料 的 名稱，數(shù)據(jù)庫中的名稱會被自動輸入。庫>Grade3 ¿²設(shè)計類型中包括鋼材、混 凝 土 、 組 合 材 料 ( S RC ) 、 用 戶 定 義 等4 種 類型，包 含的規(guī)范有GB(中國), ASTM（美國）, JIS（日本）, DIN（德國）,B S （ 英 國 ） , E N （

6、歐洲）, KS（韓國）等。1.點(diǎn)擊材料²2.點(diǎn)擊3.確認(rèn)一般的材料號為1（參考圖4) 4.在類型 欄中選擇鋼材5.在鋼材的規(guī)范欄中選擇GB(S) ²6.在數(shù)據(jù)庫中選擇Grade3 ²7.點(diǎn)擊模型/ 材料和截面特性 /材料設(shè)計類型>鋼材 ; 鋼材規(guī)范>GB(S) ; 數(shù)據(jù)7 定義截面圖 4. 輸入材料數(shù)據(jù)模型 / 材料和截面特性 /截面數(shù)據(jù)庫/用戶 ; 截面形狀>工字形截面 ; 數(shù)據(jù)庫; 數(shù)據(jù)庫>KS截面名稱>H 440×300×11/18 偏心>中心 ¿圖5. 輸入截面數(shù)據(jù)8 Y Z X 輸入節(jié)點(diǎn)和

7、單元Civil 是為分析三維空間結(jié)構(gòu)而開發(fā)的，對于二維平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)需約束不需要的自由度。對此可通過選擇結(jié)構(gòu)類型簡單地處理。本例題的模型處于整體坐標(biāo)系(Global Coordinate System,GCS)的 X-Z 平面，（自動約束 Y 方向的位移和繞 X 軸和 Z 軸的轉(zhuǎn)動)。故可將結(jié)構(gòu)指定為二維結(jié)構(gòu)(X-Z Plane)。模型 / 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型>X-Z 平面建模之前先簡單介紹一下鼠標(biāo)編輯功能。在建立、復(fù)制節(jié)點(diǎn)和單元或者輸入荷載等建模過程中，需輸入坐標(biāo)、距離、節(jié)點(diǎn)或單元的編號等數(shù)據(jù)，此時可使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊輸入的方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍵盤輸入方式。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下輸入欄，其變?yōu)椴菥G色時，即可

8、使用鼠標(biāo)編輯功能。對于大部分前處理工作都可使用鼠標(biāo)編輯功能，用戶手冊或例題資料中的8標(biāo)志即表示該處可使用鼠標(biāo)編輯功能。9 ²捕捉功能的詳細(xì)說明請 參考在線幫 助手冊。²點(diǎn)柵格的間距可在模型>定義軸網(wǎng)>定義點(diǎn)格中調(diào)整。²單元的1/2 捕捉功能被 激活時，鼠 標(biāo)就會捕 捉單元的中 點(diǎn)，另外也可將其設(shè)置為1/3或1/5。為使用鼠標(biāo)編輯功能需將捕捉功能激活，根據(jù)需要也可定義用戶坐標(biāo)系 (User-defined Coordinate System, UCS)。點(diǎn)柵格是為了方便建模而在 UCS 的 x-y 平面內(nèi)顯示的虛擬參照點(diǎn)。激活點(diǎn)柵格捕捉功能，鼠標(biāo)就會捕捉

9、距離其最近的參照點(diǎn)。²正面, 點(diǎn)格 (開),捕捉點(diǎn) (開) 捕捉節(jié)點(diǎn) (開), 捕捉單元 (開) 模型 /用戶坐標(biāo)系統(tǒng) / X-Z 平面坐標(biāo) > 原點(diǎn) ( 0, 0, 0 ) 旋轉(zhuǎn)角度 > 角度 ( 0 ) ¿處于開啟狀態(tài)的捕捉功能點(diǎn) 格UCS GCS 單元 1/2 捕捉10 和 UCS 圖 6. 各種被激活的捕捉功能圖標(biāo)以及 GCS對于模型，采用先建立節(jié)點(diǎn)后再利用這些節(jié)點(diǎn)建立單元的方法來建模。節(jié)點(diǎn)號 (開),單元號 (開) 模型 / 節(jié)點(diǎn) /建立節(jié)點(diǎn)坐標(biāo) ( 0, 0, 0 )8圖 7. 在原點(diǎn)(0, 0, 0)建立節(jié)點(diǎn)(0, 0, 0) 11 ²狀

10、態(tài)條的U指UCS, G指GCS。²開啟自動對齊可將新 建 立 的 節(jié) 點(diǎn) 、 單 元及 整 個 模 型 自 動 縮 放使其充滿窗口。²輸入dx, dy, dz等兩節(jié)點(diǎn)間距離時可使用鼠標(biāo)編輯功能通過連續(xù)點(diǎn)擊相應(yīng)節(jié)點(diǎn)來方便地輸入。²點(diǎn) 柵 格 間距的默認(rèn)值為0 . 5 m， 可 以此確認(rèn)復(fù)制的節(jié)點(diǎn)間的距離是否正確。圖 7. 在原點(diǎn)(0, 0, 0)建立節(jié)點(diǎn)將建立的節(jié)點(diǎn)復(fù)制到梁單元的各節(jié)點(diǎn)位置。(將 12m 長的梁單元分割成 6 等分) 自動對齊 (開) ²模型 / 節(jié)點(diǎn) /移動和復(fù)制單選 (節(jié)點(diǎn) : 1 ) 移動和復(fù)制 >等間距²dx, dy

11、, dz ( 2, 0, 0 )8 ; 復(fù)制次數(shù) ( 6 )¿62 = 12 m圖 8. 復(fù)制節(jié)點(diǎn)12 ²輸 入 單 元 時 使用鼠標(biāo)編輯功能的話，點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)的同時會生成單元，故不 需 另 行 點(diǎn) 擊鍵。²點(diǎn) 擊消隱可如圖顯示輸入的梁單元 的 實(shí) 際 形狀。在 捕捉點(diǎn) 被激活的狀態(tài)下利用 建立單元 功能輸入梁單元勾選交叉分割(圖 9 的)的話，即使直接連接單元的起點(diǎn)(節(jié)點(diǎn) 1)和終點(diǎn)(節(jié)點(diǎn) 7)，在各節(jié)點(diǎn)處還是會自動分割而生成 6個單元。模型/ 單元 /建立單元類型 > 一般梁 / 變截面梁材料>1 : Grade3 ; 截面>1 : HM 440

12、x300x11/18 交叉分割 > 節(jié)點(diǎn) (開) ; 節(jié)點(diǎn)連接 ( 1, 7 )8²13 輸入邊界條件圖 9. 輸入梁單元²右 上 角 ( D x )代 表使用一般支承輸入邊界條件，即將節(jié)點(diǎn) 1 的 Dx, Dz, Ry 自由度約束使其成為懸臂梁。因?yàn)橐褜⒔Y(jié)構(gòu)類型定義為了 X-Z 平面，故不需對 Dy, Rx,Rz 自由度再做約束。MIDAS/Civil 是三維空間結(jié)構(gòu)分析程序，故每個節(jié)點(diǎn)有 6 個自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。如圖 10 所示，這 6 個自由度在模型中是由 6 個三角形按順序組成的 6 邊形表現(xiàn)的，被約束的自由度其三角形顏色

13、會變成綠色，以便區(qū)分。單元號 (關(guān)) 模型 / 邊界條件 / 一般支承單選 (節(jié)點(diǎn) : 1 ) 選擇> 添加支撐條件類型>Dx (開), Dz (開), Ry (開) ¿14 輸入荷載圖 10. 輸入邊界條件(固定端) 輸入節(jié)點(diǎn)荷載、梁單元荷載、壓力荷載等荷載前，需先定義靜力荷載工況(Static Load Case)。荷載 / 靜力荷載工況名稱 ( NL ) ; 類型>用戶定義的荷載15 ²節(jié) 點(diǎn) 荷 載的方向?yàn)?GCS的 Z 軸 的 反方 向 ， 故 在FZ輸 入 欄 中 輸入-1。荷載的加載方向按+, -號來輸入。圖 11. 定義荷載工況在懸臂梁中央

14、（節(jié)點(diǎn) 4）輸入大小為 1 tonf 的節(jié)點(diǎn)荷載。荷載 / 節(jié)點(diǎn)荷載單選 ( 節(jié)點(diǎn) : 4 ) 荷載工況名稱>NL ; 選擇>添加 ; FZ ( -1 )¿加載方向GCS Z 軸圖 12. 輸入節(jié)點(diǎn)荷載16 ²選 擇 F X Y Z可 同 時查看 水平反力和 豎向反力。運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析建立懸臂梁單元、輸入邊界條件和荷載后，即可運(yùn)行結(jié)構(gòu)分析。分析/運(yùn)行分析查看反力查看反力的步驟如下。由結(jié)果可以看出分析結(jié)果與手算的結(jié)果一致。（豎向反力 1tonf，彎矩6 tonf*m）結(jié)果 / 反力 /反力/彎矩荷載工況/荷載組合>ST:NL ; 反力>FXYZ ²

15、;顯示類型> 數(shù)值 (開) ; 圖例 (開) ² ¿17 ²選擇數(shù)值可在窗口顯示 結(jié)果的大小 ，選擇圖 例可在窗口 右側(cè)查看最大、最小值。²如要在模型窗口顯示施 加的荷載， 可點(diǎn)擊顯 示， 在荷 載表單 選擇相應(yīng)荷 載類型 ( 這 里 選 擇 節(jié) 點(diǎn) 荷載)和荷載值即可。²在后處理模式中開啟快速查詢(Fast Query )的話，鼠標(biāo)所在的節(jié)點(diǎn) 或單元的相 關(guān)分析結(jié) 果就會在畫 面上顯示。²DXYZ 荷載數(shù)值節(jié)點(diǎn) 1 的反力結(jié)果圖 13. 查看反力查看變形和位移查看集中荷載的位移。節(jié)點(diǎn)號 (關(guān)) 結(jié)果 / 位移 /變形形狀圖例快

16、速查詢=DX2+ DY2+ DZ2荷載工況/組合>ST:NL ; 內(nèi)力組成>DXYZ ²顯示組成>變形 (開) ; 變形前 (開) 圖例(開) ²輸出小數(shù)點(diǎn)后3位數(shù)。²選擇最大和最小值的話，在顯示范圍內(nèi)(%)的結(jié)果就會在畫面顯示。數(shù)值>小數(shù)點(diǎn) ( 3 ) ; 指數(shù)型 (開) ²最大值最小值>最大絕對值 ; 顯示范圍(%) ( 1 ) ² ¿18 ²對于單元坐標(biāo)系的查看內(nèi)力圖 14. 查看變形形狀說明請參考在線幫助手冊。²取消之前顯示的節(jié)點(diǎn)荷載。²將單元坐標(biāo)系顯示于畫面。

17、78;回 到 初 始 畫 面 狀態(tài)。構(gòu)件內(nèi)力根據(jù)相應(yīng)單元的單元坐標(biāo)系輸出²。首先確認(rèn)單元坐標(biāo)系，并查看彎矩。圖 15 中 My 為彎矩，F(xiàn)z 為剪力，F(xiàn)x 為軸力。顯示荷載>荷載值, 節(jié)點(diǎn)荷載 (關(guān))²單元>單元坐標(biāo)軸 (開) ²初始畫面 ² ; 隱藏(開) 19 ²通過內(nèi)力圖查看構(gòu)件內(nèi)力。單元坐標(biāo)系圖 15. 確認(rèn)單元坐標(biāo)系下面查看懸臂梁中點(diǎn)作用集中荷載時的彎矩。結(jié)果 /內(nèi)力 /梁單元內(nèi)力圖 ²荷載工況/荷載組合>ST:NL ; 內(nèi)力>My 顯示選項(xiàng)>5 點(diǎn) (開) ; 線涂色 (開) ; 系數(shù) (1)

18、 顯示類型>等值線圖 (開) ; 圖例 (開) ¿20 圖 16. 查看彎矩查看彎矩后查看剪力。結(jié)果 / 內(nèi)力 /梁單元內(nèi)力圖荷載組合/荷載工況>ST:NL ; 內(nèi)力>Fz 顯示選項(xiàng)>5 點(diǎn) (開) ; 線涂色 (開) ; 系數(shù) (1) 顯示類型>等值線圖 (開) ; 數(shù)值 (開) 圖例(開) 數(shù)值>小數(shù)點(diǎn) ( 3 ) ; 指數(shù)型 (關(guān)) 最大值最小值>最大絕對值 (開) ; 顯示范圍(%)( 1 ) ¿21 查看應(yīng)力圖 17. 結(jié)構(gòu)的剪力圖構(gòu)件的應(yīng)力成分(Components)中Sax 為軸力產(chǎn)生的沿單元坐標(biāo)系 x 軸方向的軸向正

19、應(yīng)力, Ssy, Ssz 分別為剪力產(chǎn)生的沿單元坐標(biāo)系 y, z 軸方向的剪切應(yīng)力, Sby, Sbz 分別為繞單元坐標(biāo)系 z 軸和 y 軸彎矩產(chǎn)生的的彎曲正應(yīng)力。Combined 為組合應(yīng)力，顯示 Sax ± Sby ± Sbz 中的最大或最小值。下面選擇 Sbz 成分查看彎曲正應(yīng)力。22 結(jié)果 / 應(yīng)力 /梁單元應(yīng)力荷載工況/荷載組合>ST:NL ; 應(yīng)力>Sbz 顯示類型>變形(開) ; 圖例 (開) ¿圖 18. 查看梁單元的彎曲正應(yīng)力梁單元細(xì)部分析（Beam Detail Analysis）進(jìn)行完一般靜力分析(移動荷載分析、反應(yīng)譜分析除

20、外)后，可使用梁單元細(xì)部分析(Beam Detail Analysis)查看梁單元細(xì)部的位移、剪力、彎矩、最大應(yīng)力的分布及截面內(nèi)的應(yīng)力分布等。在梁單元細(xì)部分析畫面的下端選擇截面表單，圖形上就會給出左側(cè)截面應(yīng)力(Stress Section, 圖 19 的1)欄中選擇的相應(yīng)應(yīng)力類型的結(jié)果。詳細(xì)內(nèi)容請參考在線幫助手冊。結(jié)果 / 梁單元細(xì)部分析23 ²可通過移動圖19的，查看梁單元i端到j(luò)端任意位置的結(jié)果。荷載工況/荷載組合>ST:NL ; 單元號 ( 1 ) 截面應(yīng)力>Von-Mises 圖 19. 查看梁的詳細(xì)分析結(jié)果24 表格查看結(jié)果MIDAS/Civil 可以對所有分析

21、結(jié)果通過表格來查看。對于梁單元，程序會在 5 個位置(i, 1/4, 1/2, 3/4, j)輸出結(jié)果。這里對 13 號單元的 i 端和 j 端的結(jié)果進(jìn)行查看。結(jié)果 / 分析結(jié)果表格 / 梁單元 / 內(nèi)力節(jié)點(diǎn)或單元 (1to3) 荷載工況/組合>ST:NL (開) 位置號>位置 i(開), 位置 j(開) ¿圖 20. 激活紀(jì)錄對話框25 圖 21. 1 3 號梁單元的構(gòu)件內(nèi)力對于表格輸出的結(jié)果可以按遞增或遞減的順序進(jìn)行排序。排序時在表格上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)出排序信息對話框后，將要作為排序標(biāo)準(zhǔn)的列的名稱從左側(cè)移動到右側(cè)，并通過排序(Priority, 圖 22 的1)功能調(diào)整

22、各項(xiàng)的優(yōu)先順序。C 排序?qū)υ捒虮砀?gt;彎矩-y 分類²鉤選Asc|彎矩-y的話，會按遞增順序排列，取消鉤選的話則按遞減順序排列。Asc|彎矩-y (開) ² ; 排序>上26 ²可 選 擇 指 數(shù) 形 式 輸 出 結(jié)果。圖 22. 排序信息對話框下面介紹指定分析結(jié)果表格形式的方法。在類型對話框中可對結(jié)果的小數(shù)點(diǎn)位置、列寬、數(shù)值的對齊方式等進(jìn)行調(diào)整。類型對話框彎矩-y>格式>指數(shù)形式² ; 小數(shù)點(diǎn) (2) ¿27 ²在 表 格 下 端 根 據(jù) 選 擇 的項(xiàng)目會有不同的表單，各表單分別顯示相應(yīng)內(nèi)容的分析結(jié)果。圖 23

23、. 設(shè)定表格類型的對話框及結(jié)果另外還可按荷載工況查看梁單元的構(gòu)件內(nèi)力(彎矩、剪力)。1.在關(guān)聯(lián)菜單(鼠標(biāo)點(diǎn)擊右鍵)選擇按荷載工況查看2.在顯示項(xiàng)中只鉤選剪力-z，彎矩-y3.在顯示荷載工況欄中鉤選 NL(ST)4.點(diǎn)擊28 圖 24. 按荷載工況查看梁單元的構(gòu)件內(nèi)力建立模型2設(shè)定操作環(huán)境MIDAS/CIVIL 是由以下兩種模式組成的。Ø前處理模式 : 建立模型并輸入荷載、邊界條件等Ø后處理模式 : 查看結(jié)果及輸出結(jié)果29 由于要在與模型1相同的文件里建立模型2，故需將已進(jìn)行完結(jié)構(gòu)分析而處于后處理模式的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到前處理模式。前處理模式30 正面圖25. 轉(zhuǎn)換模式建立懸臂梁模型

24、2使用的材料和截面特性與模型1相同，在這里使用建立單元(Create Elements)功能輸入一個梁單元后，通過分割單元(Divide Elements)功能將其等分為 6 個梁單元。對已分析的模型進(jìn)行編輯的話，會出現(xiàn)如下對話框詢問是否要刪除分析結(jié)果。此時若要刪除分析結(jié)果，可選擇是；若想保留分析結(jié)果，可將原文件以別的名稱另存為新的文件后再進(jìn)行編輯。這里選擇刪除。在距離節(jié)點(diǎn) 1 和節(jié)點(diǎn) 7 用戶坐標(biāo)系 UCS y 方向(GCS Z) -3 m的位置輸入節(jié)點(diǎn) 8 和節(jié)點(diǎn) 9。節(jié)點(diǎn)號(開)模型 / 單元 /建立單元類型>一般梁/變截面梁材料>1 : Grade3 ; 截面>1 :

25、 HM 440x300x11/18 節(jié)點(diǎn)連接 ( 8, 9 )831 ²使用選擇最新建立的個體 功能可選擇最近 建 立 的 節(jié) 點(diǎn) 和 單元。圖26. 輸入單元下面將輸入的梁單元使用分割單元功能等分為 6 個梁單元。單元號 (開) ; 隱藏 (關(guān)) 模型 / 單元 /分割單元選擇最新建立的個體 ²分割>單元類型>線單元 ; 等間距分割數(shù)量 ( 6 ) ¿32 輸入邊界條件圖 27. 輸入 6 個等間距梁單元輸入懸臂梁固定端的邊界條件。模型/ 邊界條件 / 一般支撐單選 ( 節(jié)點(diǎn) : 8 ) 支撐條件類型>Dx (開) ; Dz (開) ; Ry

26、(開) ¿輸入荷載對模型2輸入均布荷載，但首先需定義靜力荷載工況。荷載 / 靜力荷載工況名稱 ( UL ) ; 類型>用戶定義的荷載33 ²在圖29的可選擇集 中 荷 載 、 均 布 荷載、 梯形荷載、 均布扭矩等荷載類型。圖28. 輸入靜力荷載工況使用梁單元荷載功能輸入均布荷載。節(jié)點(diǎn)號 (off) 荷載/ 梁單元荷載窗口選擇 ( 單元 : 7 12 ) 荷載工況名稱>UL ; 選擇>添加荷載類型>均布荷載 ²方向>整體坐標(biāo)系 Z ; 投影>否 ; 數(shù)值>相對值x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( -1 ) ¿顯示荷載>荷載值, 梁單元荷載 (on) ; 視圖>標(biāo)簽方向 (0) ¿34 建立模型3建模圖29. 輸入均布荷載模型