結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器(使用指南)

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器（使用指南）結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器（SMSolverofWindows）是一個關(guān)于結(jié)構(gòu)力學(xué)分析計算的計算機軟件，其功能包括求解平面桿件結(jié)構(gòu)（體系）的幾何組成、靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移，影響線、自由振動的自振頻率和振型，以及彈性穩(wěn)定等結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中所涉及的絕大部分問題.對幾何可變體系可作靜態(tài)或動態(tài)顯示機構(gòu)模態(tài)；能繪制結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖和位移圖；能靜態(tài)或動態(tài)顯示結(jié)構(gòu)自由振動的各階振型和彈性穩(wěn)定分析的失穩(wěn)模態(tài)；能繪制結(jié)構(gòu)的影響線圖.該軟件的版本為.清華大學(xué)土木系研制.高教出版社發(fā)行.一.運行環(huán)境Windows98/NT.8M內(nèi)存.2M硬盤空間.二.裝機與運行將軟件光盤置入光驅(qū)，在Window班境下

2、運行光盤上的，然后按提示操作即可完成裝機.裝機完成后，桌面上將出現(xiàn)一個名為求解器”的圖標(biāo).雙擊桌面上的求解器圖標(biāo)，再單擊軟件的封面，便可使用該求解器.三.輸入數(shù)樨先對結(jié)構(gòu)的結(jié)點及單元進(jìn)行編碼，然后按以下諸項輸入數(shù)樨:.結(jié)點定義N,Nn,x,yNn結(jié)點編碼；x-結(jié)點的x坐標(biāo)；y-結(jié)點的y坐標(biāo).結(jié)構(gòu)整體坐標(biāo)系為xoy,一般取結(jié)構(gòu)左下支座結(jié)點為坐標(biāo)原點(0,0).結(jié)點生成(即成批輸入結(jié)點坐標(biāo))NGEN,Ngen,Nincr,N1,N2,N12incr,Dx,DYNgen-結(jié)點生成的次數(shù)；Nincr-每次生成的結(jié)點碼增量；N1、N2-基礎(chǔ)結(jié)點范圍；N12incr-基礎(chǔ)結(jié)點的編碼增量；Dx,DY-生成結(jié)

3、點的x,y坐標(biāo)增量.單元定義E,N1,N2,DOF11,DOF12,DOF13,DOF21,DOF22,DOF23N1,N2-單元兩端的結(jié)點碼；以下連接方式:1為連接,0為不連接；DOF11,DOF12一分別為單元在桿端1處的x、y方向自由度的連接方式，缺省值=1；DOF13單元在桿端1處的轉(zhuǎn)角方向自由度的連接方式，缺省值=0;DOF21,DOF22-分別為單元在桿端2處的x、y方向自由度的連接方式，缺省值=1；DOF23-單元在桿端2處的轉(zhuǎn)角方向自由度的連接方式，缺省值=0.單元生成（即成批輸入單元兩端的連接方式）EGEN,Ngen,E1,E2,NincrEgen-生成次數(shù)；E1,E2-基礎(chǔ)

4、單元范圍；Nincr-生成中單元兩端點對應(yīng)的結(jié)點碼增量.支座約束定義NSUPT,Sn,Stype,Sdir,Sdisx,Sdisy,SdisRSn-支座的結(jié)點碼；Stype-支座類型碼;Sdir-支座方向，以圖示方向為零，繞結(jié)點逆時針旋轉(zhuǎn)為正Sdisx-x方向的支座位移，缺省值=0;Sdisy-y方向的支座位移，缺省值=0;SdisR-轉(zhuǎn)角方向的支座位移，缺省值=0.以上(1)(6)為支座類型碼.單元材料性質(zhì)ECHAR,ElemStart,ElemEnd,EA,EI,mElemStart-單元起始碼；ElemEnd-單元終止碼；EA,EI-分別為單元的抗拉和抗彎剛度m-單元的均布質(zhì)量(kg/m

5、).結(jié)點荷載NLOAD,Ln,Ltype,Lsize,LdirLn-荷載作用的結(jié)點碼Ltype-荷載類型;Ltype=1（-1）,集中荷載，指向（背離）結(jié)點；Ltype=2（-2）,逆時（順時）針方向的集中力矩；Lsize-荷載大小（kn,kn-m）;Ldir-荷載方向（度），僅當(dāng)Ltype=1或-1時入，缺省值=0.說明：豎向集中力，作用在結(jié)點上方時,取=-90,反之，取二90;水平集中力，作用在結(jié)點左方時，取=0,反之，取二180.單元荷載ELOAD,Ln,Ltype,Lsize1,Lpos1Lpos2,LdirLn-荷載作用的單元碼；Ltype-荷載類型；Ltype=1（-1）,集中荷載

6、，指向（背離）單元；Ltype=2（2）,逆時（順時）針方向的集中力矩；Ltype=3（-3）,均布荷載，指向（背離）單元；Lsizel-荷載大??；Lposl-荷載起點至單元桿端1的距離與單元桿長的比值，缺省值二0;Lpos2-荷載終點至單元桿端1的距離與單元桿長的比值，缺省值二1；（僅對均布荷載輸入Lpos2）Ldir-荷載方向（度），僅當(dāng)Ltype=1,3或-1,-3時輸入，缺省值=0.（注:按局部坐標(biāo)系定義，其角度以逆時針方向為正）.頻率計算參數(shù)FREQ,Nfreq,FreqStart,TolNfreq-欲求的頻率數(shù)目；FreqStart-頻率起始階數(shù)；Tol-精度誤差限，如.影響線參數(shù)

7、IL,LoadDOF,En,pos,FdofLoadDOF-單位荷載的方向（整體坐標(biāo)系）:1為水平,2為豎直,3為轉(zhuǎn)角；En-單元碼；pos-單元上截面位置：距桿端1的距離與桿長的比值；Fdof-欲求影響線的內(nèi)力自由度（局部坐標(biāo)系）,1為軸力,2為剪力，3為彎矩.說明：.計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移時,僅輸入1（或及2）,3（或及4),5,6,7,8項;.當(dāng)單元的抗拉剛度（EA）或抗彎剛度（EI）為無窮大時，則分別填-1；.當(dāng)斜桿單元作用沿水平線的均布荷載時,需按合力相等的原則,變換成沿桿軸線分布的均布荷載輸入，荷載類型碼仍為3（見例5）.四.上機操作步驟.雙擊桌面上的求解器圖標(biāo)，再單擊求解器”的封面

8、進(jìn)入使用狀態(tài)；.鍵入數(shù)樨文件名（如TITLE,XXXX）,逐行輸入數(shù)樨（也可用命令方式輸入）；.將數(shù)樨文件存盤單擊桌面上方的“文件，在文件菜單中點保存或另存為，鍵入文件名,點確定”;.再單擊“文件”，在文件菜單中點“退出”;.見提示此命令將結(jié)束本次SMSolver!點取消或確定，重新進(jìn)入SMSolver;.單擊“文件”，在文件菜單中點打開”;.點所要運行的數(shù)樨文件名，并單擊“確定”;.單擊桌面下方的“觀覽器”圖標(biāo),（桌面上顯示結(jié)構(gòu)計算簡圖的形狀），并單擊“最大化按鈕，將圖形放大；.單擊桌面上方的標(biāo)注，在標(biāo)注”菜單中點所要顯示的參數(shù)；（如無誤，則進(jìn)行下一步，若有誤，則進(jìn)行修改）.單擊觀覽器圖標(biāo)，

9、點桌面上方的求解；.在“求解”菜單中，點所要計算的內(nèi)容（如內(nèi)力計算、位移計算等），即可顯示計算結(jié)果（如各桿桿端的內(nèi)力或位移，對照結(jié)構(gòu)的單元編號或結(jié)點編號閱讀）；.單擊所要顯示的內(nèi)力類型（軸力、剪力、彎矩）及顯示對象（如結(jié)構(gòu)或單元）.單擊觀覽器圖標(biāo)，則顯示出內(nèi)力圖或位移圖；.重復(fù)單擊“觀覽器圖標(biāo)，即可選定和顯示不同的內(nèi)力圖；.逐層單擊標(biāo)題欄右邊的“關(guān)閉按鈕，當(dāng)顯示:此命令將結(jié)束本次SMSolver的運行或提示結(jié)力求解器！Oveflow時，則點確定”退出.五.計算例題例1求圖示剛架的內(nèi)力.各桿的EA=KN,EI=KN-M.TITLE,AAA-1N,1,0,0N,2,4,0N,3,0,4N,4,4,

10、4E,1,31W10E,3,4,1,1,0,1,1,1E,4,2,1,1,1,1,1,1NSUPT,1,6,0,0,0,0NSUPT,2,6,0,0,0,0ECHAR,1,3,+06,+04NLOAD,3,1,30,0ELOAD,1,3,20,0,1,90例2求圖示組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力.設(shè)各桿的EA=EI=1.TITLE,AAA-2N,1,0,0NSUPT,1,2,-90,0,0N,2,2,0NSUPT,5,1,0,0N,3,4,0ECHAR,1,9,1,1N,4,6,0ELOAD,1,3,1,0,1,90N,5,8,0ELOAD,2,3,1,0,1,90N,6,2,-2ELOAD33,1,0,1,

11、90N,7,6,-2ELOAD,4,3,1,0,1,90E,1,2,1,1,0,1,1,1E,2,3,1,1,1,1,1,0E,3,4,1,1,0,1,1,1E,4,5,1,1,1,1,1,0E,6,7,1,1,0,1,1,0E,6,2,1,1,0,1,1,0E,7,4,1,1,0,1,1,0E,6,1,1,1,0,1,1,0E,7,5,1,1,0,1,1,0例3.求圖示桁架各桿的軸力TITLE,AAA-3N,1,1,0NGEN,4,1,1,1,1,1,0NGEN,1,5,1,5,1,0,1E,1,2,1,1,0,1,1,0EGEN,3,1,1,1EGEN,1,1,4,5E,6,1,1,1,0

12、,1,1,0EGEN,4,9,9,1E,1,7,1,1,0,1,1,0E,1,8,1,1,0,1,1,0E,8,5,1,1,0,1,1,0E,5,9,1,1,0,1,1,0NSUPT,1,2,-90,0,0NSUPT,5,1,0,0NLOAD,8,1,1,-90NLOAD,9,-1,2,-90（注：此題系靜定結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力與材料性質(zhì)無關(guān)，故可不輸入ECHA即）例4.求圖示桁架的軸力.提示:支座約束和結(jié)點荷載信息為NSUPT,1,2,-90,0,0NSUPT,2,1,0,0NLOAD,7,1,8,-90NLOAD,8,1,4,180NLOAD,5,1,4,180例5.求圖示三較剛架的內(nèi)力.提示：支

13、座約束及斜桿單元的荷載信息為NSUPT,12-90,0,0NSUPT,2,2,0,0,0ELOAD,2,3,0,1,注：將沿水平線均布荷載（q）變換成沿桿軸線的均布荷載（q）即q=qcos=10X6/40=例6.求圖示剛架的內(nèi)力.設(shè)EI=1.TITLE,AAA-6N,1,0,0N,2,4,0N,3,8,0N,4,4,-4E,1,2,1,1,1,1,1,1E,2,3,1,1,1,1,0,1E,4,2,1,1,0,1,1,1NSUPT,1,6,-90,0,0,0NSUPT,3,5,0,0,0NSUPT,4,4,90,0,0ECHAR,2,2,-1,2ECHAR,3,3,-1,1ELOAD,1,3,

14、30,0,1,90ELOAD,2,1,50,90（注：取EA=,填-1）例7.求圖示梁的內(nèi)力和位移.EI=5X10KN-M.TITLE,AAA-7N,1,0,0N,2,6,0N,3,0E,1,2,1,1,0,1,1,1E,2,3,1,1,1,0,0,0NSUPT,1,3,0,0NSUPT,2,1,0,0ECHAR,12-1,5E+04ELOAD,2,3,16,0,1,90ELOAD,2,1,20,1,90例8.求圖示較接排架的內(nèi)力EI=1,EI=6（設(shè)橫梁的EI=1,柱子的EA=）TITLE,AAA-8N,1,0,0NSUPT,1,6,0,0,0,0N,2,6,0NSUPT,2,6,0,0,0

15、,0N,3,16,0NSUPT,3,6,0,0,0,0N,4,0,6ECHAR,1,1,-1,1N,5,6,6ECHAR,2,4,-1,6N,6,6,7ECHAR,5,6,-1,1N,7,6,10ECHAR,7,8,-1,1N,8,16,10ELOAD,6,1,20,1/3,90N,9,16,7E,1,4,1,1,1,1,1,0E,2,5,1,1,1,1,1,1E,3,9,1,1,1,1,1,1E,5,6,1,1,1,1,1,1E,6,7,1,1,1,1,1,0E,9,8,1,1,1,1,1,0E,4,5,1,1,0,1,1,0E,7,8,1,1,0,1,1,0例9.計算圖示兩層剛架的自振頻率

16、和主振型橫梁的均布質(zhì)量m=m=15X10kg/m柱子的抗彎剛度EI=1X10設(shè)EA=TITLE,AAA-9N,1,0,0N,2,4,0N,3,0,3N,4,4,3N,5,0,6N,6,4,6E,1,3,1,1,1,1,1,1E,3,5,1,1,1,1,1,1E,2,4,1,1,1,1,1,1E,4,6,1,1,1,1,1,1E,3,4,1,1,1,1,1,1E,5,6,1,1,1,1,1,1NSUPT,1,6,0,0,0,0NSUPT,2,6,0,0,0,0ECHAR,1,4,-1,1E+08,1E-08ECHAR,5,6,-1,-1,+04FREQ,2,1,(注：柱子的質(zhì)量不能填0,可填一個

17、很小的數(shù)，如10)例10.對圖示兩跨四層框架結(jié)構(gòu)，分別計算豎向荷載和水平荷載作用下的內(nèi)力.各桿的EAEI值見下表：框架梁柱計算參數(shù)表截面彈性模量慣性矩EA日構(gòu)件A=bXh(m)E(kn/m)I(m)(kn)(kn-m)底層3X10梁其它層底邊柱3X10層中柱3X10柱其邊柱它層中柱TITLE,AAA-10N,1,0,0水平荷載作用N,2,0NLOAD,4,1,0N,3,0NLOAD,7,1,0NGEN,1,3,1,3,1,0,NLOAD,10,1,0NGEN,3,3,4,6,1,0,3NLOAD,13,1,0E,1,4,1,1,1,1,1,1豎向荷載作用EGEN,2,1,1,1ELOAD,13

18、,3,0,1,9EGEN,3,1,3,3ELOAD,14,3,0,1,90E,4,5,1,1,1,1,1,1ELOAD,15,3,0,1,90E,5,6,1,1,1,1,1,1ELOAD,16,3,0,1,90E,7,8,1,1,1,1,1,1ELOAD,17,3,0,1,90EGEN,2,15,15,3ELOAD,18,3,0,1,90E,8,9,1,1,1,1,1,1ELOAD,19,3,0,1,90EGEN,2,18,18,3ELOAD,20,3,0,1,90NSUPT,1,6,0,0,0,0NLOAD,4,1,-90NSUPT,2,6,0,0,0,0NLOAD,7,1,-90NSUPT,3,6,0,0,0,0NLOAD,10,1,-90ECHAR,1,1,+06,+04NLOAD,6,1,-90ECHAR,2,2,+06,+04NLOAD,9,1