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一、有限元结构分析基本概念
列出至少三种大型有限元软件及各有的特点
< br>MIDAS/Civil
是针对土木结构,特别是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥
、斜拉桥等特殊的桥梁结构形式,同时可以做非线性边
界分析、水化热分析、材料非线性
分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析。为能够迅速、准确地完成类似结构的分析和设计,
以填补目前土木结构分析、设计软件市场的空白,而开发的
“土木结构专用的结构分
析与优化设计软件
SAP2000
集成化的通用
结构分析与设计软件。在
SAP2000
三维图形环境
中提供了多种建模、分析和设计选项,且完全在一个集
成的图形界面内实现。
在今天的市场上
SAP2000
已经被证实是最具
集成化、高效率和实用的通用结构软件。
ANSYS
软件是融结构、流体、电场、磁场、
声场分析于一体的大型通用有限元分
析软件。
1.
在有限元软件中一般含有几种坐标,及各坐标的意义和使用场合
全局坐标系是三维空间物体所在的坐标系,模型的顶点坐标就是基于这个坐标系来表达的
。
用户坐标系的原点可以放在任意
位置上,坐标系也可以倾斜任意角度。在绘制三维图形时,经常要建立和改变用户坐标系来绘
制不同基本面上的平面图形
单元坐标系也是由
xyz
三轴满足右手螺旋法则的空间直角坐标系
x
yz
表示三个轴的方向
节点坐标系,单元坐标系主要用于定义单元属性这些属性包括单元材料属性,单元的截面属性、单元 均布荷载等。
节点坐标系用以确定节点的每个自由度的方向,
每个节点都有其自己的坐标系,
在缺省状态下,不管用户在什
么坐标系下建立的有限元
模型,节点坐标系都是与总
体笛卡尔坐标系平行。
2.
有限元中的单元从集合形状上分
为哪几种单元,及各单元使用的场合
1.
桁架单元:通常利用该单元做桁架结构或者交叉支撑结构的受力分析。
2.
只受拉单元:只传递轴向拉力通
常利用该单元做抗风支撑
或吊钩等构件的受力分析。
3.
索单元
;
它只能传
递单元的轴向拉力,利用这单元可以做随张拉力大小的改变,构件的刚度发生变化的索
结
构的受力分析。
4.
只受压单元
p>
:
做接触面及边界部位建立计算模型时使用该单元
< br>
5.
梁单元:它具有拉压剪弯扭的变形刚度在工程中利
用它作等截面或变截面的细长结构骨架受力分析
6.
平面应力单元:
它只承受平面方向作用力,
p>
利用它可以建立在单元内均匀厚度的薄板
结构的数学模型。
7.
板单元:在工程中可以利用它解决平面张拉
.
平面压缩
.
平面剪切及平板沿厚度
方向的弯曲剪切等结构问题
8.
平面
应
变单元:利用该单元做坝或隧道等结构受力分析。
9.
平面轴对称单元:当结构的形状
.
材料
.
荷载条件都对称与某一轴时可采用本单元
它
只使用于坐结构的线性静定分析。
10.
空间单元:利用该单元做实体结构和厚板壳结构受力分析。
3.
单元与节点是什么关系,并谈谈你对节点自由度的理解
节点组成单元,单元由节点组成!有时候一个节点就可以组成一个单元,只有单元才用与最终的
计算,但是每个单元都有节点,哪怕是一
个单元只有一个节点!
在固体力学中,最多自由度可达
6
个,
三个线位移
{u,v,w}
和三个角位移
{θx,θy,θz}
,对应的应力边界条件是线力
{Fx,
Fy,Fz}
和力矩
{Mx,My,Mz}
,一般结构是以上
6
这个自由度的子集。例如平面应力应变
结构为
{u,v}
;平板结构为
{w,
θx,θy}
;三维实体结构为
{u,v,w}
;平面
框架结构为
{u,v,θz}
< br>;三维框架结构为全
6
个由单元刚度矩阵到结构刚度矩阵
单元与单元之间仅通过节点进行作用联系变形协调条件,即
在相互连接的公共节点处,各
单元的节点位移必须相等。力的平衡条件,即在相互连接的公共节点处,各单元对节点的作用力与作用在该
节点的外载荷必须相等。
二、
MIDASCIVIL
操作
1. MIDASCIVIL
中讲结构类型选为
XZ
平面是什么意思?写出建立一个
XZ
平面类型的简支梁的主要操作步骤(不加荷载)
2
.
什么荷载
I
况?什么荷载
I
况组合及荷载
I
况组合
的适用情况?
3.
有限元软件考虑预
应力荷载有哪两种?
MIDASCIVIL
里面是如何考虑预应
力荷载,并写出对一个梁加预应力的主要操作步骤?
4.
p>
在
MIDASCIVIL
里面的支座沉降组
合分析是原理是什么
三、谈谈你学习
MIDASCIVIL
的学习心得
在
桥梁等其他领域,
midas
的用户是非常普遍的,无论是从前
处理,后处理操作上,我认为
midas
是目前所有软件中一流
的,尤其是
midas
的梁单元建模,其精度是相当高的,但是
,如果做局部分析,我想,无论任何一款有限元软件,都不及
ansys
强了,但是,在整体分析上,
midas
却是相当有竞
争力的一款有限元分析软件、
Midas
中虚拟梁的含义
虚拟梁个人理解就是一刚度很小的梁
,
对结果没
什么影响
.
只是一辅助
.
在
midas
里定义虚拟梁
通过定义材料&截面
..
材料里
使用用户自定义
.
在弹性模量里输入一比较小的值
.
当然个人经验习惯不同
定义也
就不同了
.
< br>不过只要你所输入的值定义的虚拟梁参与工作对结构影响不大即是虚拟梁了
.
p>
在
MIDAS
里定义刚臂是在边界条件
p>
>>
刚性连接里
定义
..
虚拟梁的刚度不能过小,以
1e-4
< br>即可,过小会发生奇异。在模拟车道荷载时,尽量与其他横向梁用铰接联系。
1
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