邁達斯軟件應用之懸臂梁

6.懸臂梁分析概述兩個不同截面構成的懸臂梁以實體單元和梁單元來建模后，比較因豎向荷載和橫向荷載產(chǎn)生的彎矩和彎曲應力。單位：m實體單元單位：m實體單元梁單元梁單元圖6.1分析模型材料混凝土抗壓強度:270kgf/cm2截面形狀:實腹長方形截面大小:B×H3500×2500mm1000×2500mm荷載1.豎向荷載:1.0tonf2.水平荷載:1.0tonf設定基本環(huán)境打開新文件以‘懸臂梁.mgb’為名存檔。單位體系定義為‘m’和‘tonf’。文件/新文件文件/保存(懸臂梁)工具/單位體系長度>m;力>tonf圖6.2設定單位體系定義材料以及截面選擇懸臂梁的材料為混凝土(設計基準壓縮剛度270kgf/cm2)，定義梁單元的截面。模型/特性/材料類型>混凝土規(guī)范>GB-Civil(RC);數(shù)據(jù)庫>30模型/特性/截面數(shù)據(jù)庫/用戶截面號(1);名稱(R-1)截面形狀>實腹長方形截面;用戶H(2.5);B(3.5)截面號(2);名稱(R-2)截面形狀>實腹長方形截面;用戶H(2.5);B(1)圖6.3定義材料圖6.4定義截面建立單元模型1是先建立懸臂梁的底面板單元，然后用擴展板單元建立實體單元生成的。用板建模助手功能先建立板單元。頂面,捕捉點(關),捕捉軸線(關)捕捉點格(開),捕捉單元(開),自動對齊(開)模型/結構建模助手/板輸入類型1>;B(10);H(3.5)材料(1);厚度(1)編輯類型2>;分割數(shù)量(開)m(20);n(7);顯示輔助尺寸(開)插入插入點(0,0,0)旋轉>Alpha(-90),Beta(0),Gamma(0)顯示號(開)圖6.5板建模助手對話框建完底面的板單元后，根據(jù)懸臂梁的形狀刪除不必要的板單元部分。模型/單元/刪除單元窗口選擇(單元:圖6.6的①)類型>選擇;包括自由節(jié)點(開)①①圖1.5????圖6.6刪除不必要的板單元用擴展單元功能建立實體單元組成的懸臂梁。模型/單元/擴展單元選擇刪除，擴展單元完成后刪除原來的板單元選擇刪除，擴展單元完成后刪除原來的板單元。關于實體單元的詳細說明參考在線幫助的“單元類型和主要考慮事項”中“實體單元”部分擴展類型>平面單元實體單元;目標>刪除(開)單元屬性>單元類型>實體單元;材料>1:30生成形式>移動和復制;復制和移動>等間距dx,dy,dz(0,0,2.5/8);復制次數(shù)(8)圖6.7實體單元建立的懸臂梁模型下面是先輸入節(jié)點，用節(jié)點線單元的擴展單元功能來建立懸臂梁的梁單元模型(模型2)。模型/節(jié)點/建立節(jié)點坐標(0,0,-5)模型/單元/擴展單元選擇最新建立的個體擴展類型>節(jié)點線單元單元屬性>單元類型>梁單元材料>1:30;截面>1:R-1;Beta角(0)生成形式>移動和復制;復制和移動>等距離dx,dy,dz(4/4,0,0);復制次數(shù)(4)圖6.8建立梁單元用梁單元建立截面不同的懸臂梁時,在各截面的中心軸位置輸入梁單元。兩個截面的中心間距為1.25m,在適當位置輸入截面(R-2)的梁單元。模型/節(jié)點/移動和復制節(jié)點單選(節(jié)點:1037)形式>復制;復制和移動>等間距dx,dy,dz(0,1.25,0);復制次數(shù)(1)模型/單元/擴展單元選擇最新建立的個體擴展類型>節(jié)點線單元單元屬性>單元類型>梁單元材料>1:30;截面>2:R-2;Beta角(0)生成形式>移動和復制;復制和移動>等間距dx,dy,dz(6/6,0,0);復制次數(shù)(6)10371037圖6.9用梁單元建立懸臂梁模型輸入邊界條件輸入懸臂梁的支承條件。模型/邊界條件/一般支承正面窗口選擇(節(jié)點:圖6.10的eq\o\ac(○,1));選擇>添加支承條件類型>D-ALL(開),R-ALL(開)eq\o\ac(○,1)圖6.10輸入支承條件在截面和中心軸位置都不相同的兩個梁單元間輸入剛體連接條件。剛體連接的條件將多個從屬節(jié)點的自由度從屬于主節(jié)點上，使之它們成一個剛體。模型/邊界條件/剛性連接窗口選擇(節(jié)點:1037);選擇>添加/替換主節(jié)點號(1038)剛性連接的自由度>DX(開),DY(開),DZ(開),RX(開),RY(開),RZ(開)為了讓剛體連接的兩個節(jié)點完全以剛體形式產(chǎn)生位移，把所有的自由度都從屬于主節(jié)點上。對于剛體連接條件的詳細說明請參照用戶手冊的“主節(jié)點和從屬節(jié)點”部分。為了讓剛體連接的兩個節(jié)點完全以剛體形式產(chǎn)生位移，把所有的自由度都從屬于主節(jié)點上。對于剛體連接條件的詳細說明請參照用戶手冊的“主節(jié)點和從屬節(jié)點”部分。103710371038圖6.11剛體連接輸入荷載定義荷載工況為輸入豎向荷載和橫向荷載，先定義荷載工況。荷載/靜力荷載工況名稱(垂直荷載);類型>用戶定義的荷載名稱(水平荷載);類型>用戶定義的荷載圖6.12輸入荷載工況在懸臂梁的自由端輸入垂直荷載和水平荷載(集中荷載1tonf)。為了便于輸入，畫面上只激活要輸入荷載的自由端的節(jié)點。正面窗口選擇(節(jié)點:圖6.13的eq\o\ac(○,1))激活,標準視圖eq\o\ac(○,1)圖6.13激活懸臂梁的自由端在懸臂梁的自由端輸入集中荷載。實體單元的情況，在自由端的中心軸輸入荷載。荷載/節(jié)點荷載單選(節(jié)點:579,1044)荷載工況名稱>垂直荷載；選擇>添加節(jié)點荷載>FZ(-1)前次選擇荷載工況名稱>水平荷載；選擇>添加節(jié)點荷載>FX(-1)10445791044579圖6.14輸入集中荷載運行結構分析對輸入集中荷載的懸臂梁運行結構分析。分析/運行分析查看分析結果查看彎矩查看豎向荷載產(chǎn)生的梁單元的彎矩。全部激活,窗口縮放(擴大梁單元)結果/內(nèi)力/梁單元內(nèi)力圖荷載工況/荷載組合>ST:垂直荷載；內(nèi)力>My顯示選擇>5點；線涂色；系數(shù)(1)顯示類型>等值線(開),數(shù)值(開)數(shù)值小數(shù)點以下位數(shù)(1)；指數(shù)型(關)顯示角度(開)(0)；適用于選擇確認時(開)圖6.15豎向荷載產(chǎn)生的彎矩圖查看扭矩梁單元建立的懸臂臂梁在豎向荷載的的作用下，固定定端產(chǎn)生了10toonf·m(=1ttonf××10m)的彎矩和1.25tonf··m(=1tonnf×1..25m))的扭矩。結果/內(nèi)力/梁梁單元內(nèi)力圖圖荷載工況/荷載組組合>ST:垂直荷荷載；內(nèi)力>Mx顯示類型>等值線線(開),數(shù)值(開)數(shù)值小數(shù)點以下位數(shù)(1)；指數(shù)型(關)顯示角度(開))(0)；適用于選擇擇確認時(開)圖6.166豎向荷載產(chǎn)生生的扭矩圖查看實體單元的應應力下面在同一位置查查看實體單元元的應力。用實體單元應力自自動換算為內(nèi)內(nèi)力的局部方方向內(nèi)力的合合力功能查看看實體單元的的內(nèi)力。在輸出結果欄和模型型窗口提示的的局部坐標（localdirection），能夠看出My表示對強軸的彎矩，Mx表示扭矩。得出實體單元的彎彎矩為10t開f·m，扭矩矩為1.255t開f·m，可以以確認實體單單元時的結果果和在梁單元元時的結果相相同。自動對齊,消隱(開),捕捉捉單元(關)窗口縮放(放大實實體單元的初初始部分)結果/局部方向內(nèi)內(nèi)力的合力形式>用多邊形選選擇實體表面面荷載工況>STT:垂直荷載;容許誤差(0.00001)輸入坐標>位位置(1,9925,11013,148,1)1013eq\o\ac(1013eq\o\ac(○,1)92592514814811圖6.177查看實體單單元懸臂梁的的固定端的內(nèi)內(nèi)力查看軸力水平荷載作用下懸懸臂梁會產(chǎn)生生軸力。查看產(chǎn)生在在梁單元上的軸力。自動對齊,消隱(關),窗口縮放(放大梁單元元部分)結果/內(nèi)力/梁梁單元內(nèi)力圖圖荷載工況/荷載組組合>ST::水平荷載;內(nèi)力>Fx顯示選擇>55點;線涂色;;系數(shù)(1)顯示類型>等值值線(開),數(shù)值(開)數(shù)值小數(shù)點以下位數(shù)(1);指數(shù)型型(關)顯示角度(開))(0);適用用于選擇確認認時(開)圖6.188水平荷載產(chǎn)產(chǎn)生的梁單元元軸力圖查看在水平荷載作作用下，梁單單元建立的懸懸臂梁因兩個個截面中心軸軸的偏心產(chǎn)生生的對弱軸的的彎矩。因水平荷載作用，在梁單單元建立懸臂梁的的固定端產(chǎn)生生了軸力1tonnf和彎矩1.255tonff·m(==1toonf×11.25mm)。結果/內(nèi)力/梁梁單元內(nèi)力圖圖荷載工況/荷載組組合>ST::水平荷載；內(nèi)力>Mz顯示類型>等值值線(開),數(shù)值(開)數(shù)值小數(shù)點以下位數(shù)(2)；指數(shù)型(關)顯示角度(開))(0)；適用于選擇擇確認時(開)圖6.199水平荷載產(chǎn)產(chǎn)生的彎矩圖圖下面查看同一位置置的實體單元的的內(nèi)力。查看結果輸出欄和和模型窗口中中的局部坐標標方向（localldireectionn），能夠看看出Mz表示對弱軸軸的彎矩，F(xiàn)x表示軸力。得出實體單元模型型的彎矩為11.25ttonf·m，軸力力為1.0tonf·m，輸出出了與梁單元元模型相同的的結果。自動對齊,消隱(開)窗口縮放(放大實實體單元的初初始部分)結果/局部方向內(nèi)內(nèi)力的合力形式>用多邊形選擇實體體表面荷載工況>ST::水平荷載;容許誤差(0.00001)輸入坐標>位置(1,9925,11013,148,1)92592510131481eq\o\ac(○,1)圖6.200查看實體單單元懸臂梁固固定端的內(nèi)力力在實體單元模型查看看水平荷載產(chǎn)生的位移。因偏心荷載的作用用懸臂梁發(fā)生與與荷載方向垂垂直(DY)的位移。頂面選擇屬性-單元選擇類型>單單元類型>實體單單元;激活結果/位移/位移形狀荷載工況>STT:水平荷載;成分>DXYYZ變形前(開)圖6.211水平荷載產(chǎn)生生的實體單元元變形圖使用梁單元細部分分析功能查看看梁單元產(chǎn)生生的應力。查查看作用在785號單元的軸軸力及彎矩引引起的軸方向向的應力。激活All結果/梁單元細部部分析如果選擇Fx、My、Mz，可以查看考慮了軸力和對強軸、弱軸的彎矩大小的梁單元應力。詳細內(nèi)容參照用戶手冊的“梁單元細部分析”部分。如果選擇Fx、My、Mz，可以查看考慮了軸力和對強軸、弱軸的彎矩大小的梁單元應力。詳細內(nèi)容參照用戶手冊的“梁單元細部分析”部分。應力截面>一般;FFx(開),My(開),Mz(開)圖6.222豎向荷載下的梁單元截截面應力在實體單元模型查查看豎向荷載作用下的軸方方向(Sig--XX)應力。雖然在梁單單元785的適當當部分產(chǎn)生比較大的應力，但在實體單單元模型的情情況產(chǎn)生的應應力大于梁單單元模型的情情況?？梢缘弥趯嶓w單單元幾何形狀狀突變的部位,發(fā)生部分應應