MIDAS企业管理知识培训范本4531.doc

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.MIDAS 培训资料第一章 关关于MIDDAS/CCivill1.1 midaas软件/Ciivil简简介MIDASS系列软件件是以有限限元为理论论基础开发发的分析和和设计软件件。早在1989年韩国浦浦项集团成成立CAD/CAE研发机构构开始专门门研发MIDAAS系列软件件，于2000年9月正式成成立Infoormattion Techhnoloogy CCo., Ltd.(简称MIDAAS ITT)。目前MIDAAS系列软件件包含建筑筑（Gen），桥梁(C

2、ivvil)，岩土隧隧道(GTSS)，机械(MECC)，基础(SDSS)，有限元元网格划分分(FX+)等多种软软件。在计算机技技术方面，MIDAAS/Ciivil所使用的的是客体指指向性计算算机语言Visuual CC+，因此可可以充分地地使32biit视窗环境境的优点和和特点得到到发挥。以以用户为中中心的输入入输出功能能使用的是是精确而且且直观的用用户界面和和尖端的电电脑图形技技术，从而而为考虑施施工阶段或或者材料时时间依存性性的土木建建筑物的建建模和分析析提供了很很大的便利利。在结构设计计方面，MIDAAS/Ciivil全面强化化了实际工工作中结构构分析所需需要的分析析功能。通通过在已有有

3、的有限元元库中加入入索单元、钩钩单元、间间隙单元等等非线性要要素，结合合施工阶段段、时间依依存性、几几何非线性性等最新结结构分析理理论，从而而计算出更更加准确的的和切合实实际的分析析结果。建模技术采采用的是自自行开发的的新概念CCAD形式式的建模技技术，可以以更加提高高建模效率率。特别是是由于拥有有如桥梁建建模助手等等高效自动动化建模功功能，所以以只要输入入截面形状状、桥梁特特点、预应应力桥的钢钢束位置等等基本数据据，就可以以自动建立立桥梁模型型以及施工工阶段的各各种数据。悬索桥完成成系模型为青潭大桥桥的抗震设设计所进行行的特征值值分析栈桥模型墩柱静力分分析1.2 MMIDASS/Civvil

4、的适适用领域MIDASS/Civvil的适适用领域如如下。􀂾 所有有形式的桥桥梁分析与与设计钢筋混凝土土桥、钢桥桥、联合梁梁桥、预应应力桥、悬悬索桥、斜斜张桥􀂾 大体体积混凝土土的水化热热分析桥台、桥墩墩、防波堤堤、地铁、其其它基础建建筑􀂾 地下下建筑的分分析地铁、通信信电缆管道道、上下水水处理设施施、隧道􀂾 发电电站及工业业设施结构构设计发电站、铁铁塔、压力力容器、水水塔等􀂾 其它它国家基础础建设结构构设计飞机场、大大坝、港湾湾等1.3 MIDAAS/Ciivil的的特点*提供菜单单交互式、表表格输入、

5、导导入CAD等灵活多多样的建模模功能。*提供供刚构桥、板板型桥、箱箱梁桥、顶顶推法桥梁梁、悬臂法法桥梁、移移动支架/满堂支架架法桥梁、悬悬索桥、斜斜拉桥的建建模助手。*提供供中国、美美国、英国国、德国、欧欧洲、日本本、韩国等等国家的材材料和截面面数据库，以以及混凝土土收缩和徐徐变规范和和移动何在在规范。*提供供桁架、一一般梁/边截面梁梁、平面应应力/平面应变变、只受拉拉/只受压、钩钩、索、板板、实体单单元等工程程实际时所所需的各种种有限元模模型。*提供供静力分析析、动力分分析、静/动力弹塑塑性分析、几几何非线形形分析、优优化索力、屈屈曲分析、移移动荷载分分析（影响响线/影响面分分析）、支支座沉

6、降分分析、施工工阶段分析析、联合截截面施工阶阶段分析等等功能。*在后后处理中，可可以根据设设计规范自自动生成荷荷载组合，也也可以添加加和修改荷荷载组合。*可以以输出各种种反力、位位移、内力力和应力的的图形、表表格和文本本。*可在在进行结构构分析后对对多种形式式的梁、柱柱截面进行行设计和验验算。 1.4 分分析框图1.5 操操作界面第二章 土木结构构分析2.1 MMIDASS/Civvil 中的数值值分析模型型结构分析模模型是由节节点、单元元及边界条条件三要素素所构成的的。其中，节节点是用来来确定构件件的位置；单元是用用分析模型型数据表达达结构构件件的元素，它它是由连续续的结构构构件按有限限元法

7、划分分而成的；边界条件件是用来表表达所研究究的对象结结构与相邻邻的结构之之间的连接接方式。所谓的结构构分析就是是为了研究究结构的力力学性能，建建立结构的的数值分析析模型，利利用假定的的外部环境境作用，对对数学模型型作理论性性的实验分分析的总过过程。在结构分析析时，需要要准确的表表现结构的的特性和结结构所处的的外部环境境。其中外外部环境主主要就是指指荷载因素素。可通过过规范或者者一些现有有的统计资资料得到。但但是，要想想把握好结结构的特性性，充分地地了解结构构的受力性性能，则不不是一件非非常简单的的事情。它它将直接影影响到结构构的受力分分析结果。因此，作结结构分析时时必须充分分细致的了了解实际结

8、结构的材料料特性，掌掌握结构的的变形能力力即刚度，选选择合理的的有限计算算单元，使使得计算结结构模型同同实际结构构相接近，使使计算结果果同实际结结构相符合合。但是，通常常结构的形形状是复杂杂的，而且且很难精确确地把握其其材料的物物理特性。要要想把结构构的刚度（即即变形能力力）和质量量精确地反反映到计算算结构模型型上，将会会花去很大大的精力和和时间，有有时有可能能带来事倍倍功半的效效果。因此此，进行结结构分析时时，在不破破坏整体结结构特征的的前提下，必必须做到简简化、调整整计算结构构的数学模模型，使得得用最少的的投入，得得到最佳的的结果。例如，对桥桥梁的主梁梁建立数学学模型时，不不使用板形形单元

9、（平平面应力单单元或板单单元），而采采用线形单单元（桁架架单元或梁梁单元）时时，不但缩缩短结构分分析时间，而而且更便于作结结构设计。所谓的有限限元（Finiite EElemeent)就是用分分析模型数数据表达结结构构件特特性的元素，它是由由连续的结结构构件按按有限元法法划分而成成的。它必必须充分的的反映结构构受力特性，但通通常很难做做到用数学学的方法完完整地反映映出实际结结构固有的的特性。因此，作为为用户必须须充分地了了解实际结结构的受力力性能，掌掌握好各种种有限单元元的力学特性，以以便较好的的选择有限限单元，正正确地做到到结构分析析和设计。2.2 坐坐标系和节节点MIDASS/Civvil

10、 软件使用用如下几个个坐标系系系统。. 全局局坐标系 (Glloball Cooordinnate Systtem). 单元元坐标系 (Ellemennt Cooordiinatee Sysstem). 节点点坐标系 (Noode llocall Cooordinnate Systtem)全局坐标系系是由X 、Y 、Z 三轴满足足右手螺旋旋法则的空空间直角坐坐标系(Connventtionaal Caartessian Coorrdinaate SSysteem)，用大写X、Y、Z 表示三个个轴的方向向。 通常利用用该坐标系系表达节点点坐标、节节点位移、节节点反力及及相关于节节点的其它它输入数

11、据据。全局坐标系系是用来确确定所分析析对象结构构空间位置置的坐标系系统。启动动MIDAAS/Ciivil软件，在在系统界面面视窗区，将将自动生成成基准点 (Reefereence Poinnt) 即全局坐坐标系的原原点X=0、Y=0、Z=0 和全局坐坐标系统。其其中Z 轴的方向向平行于重重力加速度度方向并与与其反向。因因此利用软软件建立结结构的计算算模型时，建建议做到结结构的垂直直方向与全全局坐标系系的Z 轴平行建建模，将有有利于结构构分析。单元坐标系系也是由x、y、z 三轴满足足右手螺旋旋法则的空空间直角坐坐标系统，可可用小写x、y、z 表示三个个轴的方向向。通常利利用该坐标标系表达单单元内

12、力、单单元应力及及相关于单单元的其它它输入数据据。结构端端部节点的的约束（支支撑）方向向、弹簧支支撑方向及及节点的强强制位移方方向同全局局坐标系的的坐标轴方方向不相吻吻合时，通通常采用节节点坐标系系。节点坐标系系也是由x、y、z 三轴满足足右手螺旋旋法则的空空间直角坐坐标系统，可可用小写x、y、z 表示三个个轴的方向向。全局坐标系系和节点坐坐标2.3 单单元种类及及主要考虑虑事项MIDASS/Civvil 使使用以下几几种单元类类型。􀂾 桁架架单元 (Trusss Ellemennt)􀂾 只受受拉单元 (Tennsionn-onlly Ellemennt,

13、包包含Hoook 功能能)􀂾 索单单元 (CCablee Eleementt)􀂾 只受受压单元 (Commpresssionn-onlly Ellemennt, 包包含Gapp 功能)􀂾 梁单单元/变截面梁梁单元 (Beamm Eleementt/Tapperedd Beaam Ellemennt)􀂾 平面面应力单元元 (Pllane Streess EElemeent)􀂾 板单单元 (PPlatee Eleementt)􀂾 平面面应变单元元 (2DD Plaane SStraiin E

14、llemennt)􀂾 平面面轴对称单单元 (22D Axxisymmmetrric EElemeent)􀂾 空间间单元 (Soliid Ellemennt)输入有限单单元就是输输入相关于于单元的种种类、材料料特性、刚刚度大小的的数据和输输入确定单单元位置、形形状和大小小的节点数数据的过程程。2.3.11 桁架单元元(Trusss Ellemennt)􀀟 一般般事项由2 个节节点构成的的桁架单元元是属于“单向受拉拉-受压的三三维线性单单元(Uniaaxiall Tenssion-Comppresssion 3D LLine Elemment)

15、”，它只能能传递轴向向的拉力和和压力。通通常利用该该单元做空空间桁架结结构(Spacce Trruss) 或交叉叉支撑结构构(Diaggonall Bracce)的受受力分析。􀀟 单元元自由度和和单元坐标标系桁架单元的的两端各有有一个沿单单元坐标系系的x 轴方向向的位移，它它具有两个个自由度。单单元坐标系系是单元的的内力及单单元的应力力输出的基基准。在梁梁单元上，单单元的抗剪剪刚度和抗抗弯刚度输输入方向依依据单元坐坐标系。所所以在做结结构分析时时必须正确确地理解单单元坐标系系的概念。对于桁架单单元、只受受拉单元及及只仅受压压单元等只只具有轴向向刚度的单单元而言，只只有单元坐坐

16、标系的x 轴有意义义，它是确确定结构变变形的基准准，但利用用y、z 轴可确定定桁架截面面在视窗上上的方向 。为便于用户户使用MIDAAS/Ciivil 软件，通通常可利用用 角 来表示单单元坐标系系的 y,zz 轴方向。线性单元的的单元坐标标系里，x 轴的方向向将平行于于节点N1 和节点N2 的连连线方向（参参照下图） 如果，单单元坐标系系的x 轴平行于于全局坐标标系的Z 轴， 角是全局局坐标系X 轴与单元元坐标系z 轴件的夹夹角。该角角度的正负负符号是，以以单元坐标标系的x 轴为旋转转轴依据右右手螺旋法法则来确定定。 如果单元元坐标系的的x 轴与全局局坐标系的的Z 轴不相互互平行时， 角是全

17、局局坐标系的的Z 轴与单元元坐标系的的x-z 轴所构成成的平面间间的夹角。 角概念念单元内力输输出单元的输出出内力符号号见图1.3 所示示，图中以以箭头指示示方向为正正“+”。桁架单元的的单元坐标标系及单元元的输出内内力（应力力）符号规规定2.3.22 梁单元（BBeam Elemment）􀀟 一般般事项这是由2 个节点构构成的，是是属于“等截面或或变截面三三维梁单元元(Prissmatiic/Noonpriismattic3DD Beaam Ellemennt)”，它具有有拉、压、剪剪、弯、扭扭的变形刚刚度(依据Timmosheenko Beamm Theeory)。当梁截

18、面面面积沿长度度范围内不不发生变化化(Prissmatiic Beeam EElemeent)时，把一一个截面面面积(Sectiion)输入到对对话窗口；当梁截面面面积沿长长度范围内内发生变化化(Non-Prissmatiic Beeam EElemeent)时时，把梁两两端的两个个截面面积积输入到对对话窗口。利利用MIDDASI/Civiil 软件件分析变截截面梁时，截截面面积、有有效抗剪截截面及截面面的抗扭刚刚度都看作作是x 轴方向向的线性函函数(Lineear VVariaationn)。而横横截面面积积对该截面面的主轴计计算的截面面惯性矩，按按用户选择择的不同，沿沿x 轴方向向可以形成

19、成为1 次、2次、3 次性函函数。􀀟 单元元自由度及及单元坐标标系无论是在单单元坐标系系还是在全全局坐标系系里，梁单单元的每一一个节点都都具有三个个方向的线线性移动位位移和三个个方向的旋旋转位移，因因而每一个个节点具有有6 个自由由度。梁单单元坐标系系与桁架单单元具有相相同的坐标标系。􀀟相关功功能Creatte Ellemennts 输输入计算单单元Materrial 输入材料料的物理特特性Sectiion 输输入截面特特性Beam End Releease 确定两节节点的连接接方式（释释放梁端约约束，刚结结及铰接等等）Beam End Offssets 输

20、入梁端端偏心距离离Elemeent BBeam Loadds 输入入梁荷载 （作用于于梁上的集集中及均布布荷载）Line Beamm Loaads 确确定加荷范范围并输入入线荷载Assiggn Flloor Loadds 将楼楼板荷载转转换成梁荷荷载来输入入Presttresss Beaam Looads 输入预应应力荷载值值Tempeeratuure GGradiient 输入温度度梯度􀀟 单元元内力输出出输出的单元元内力符号号如图1.9 所示，箭箭头指向为为正（+）。构件应力的的正负号规规定与单元元内力符号号规定相同同。但在弯弯矩作用下下截面上产产生应力时时，则以受受拉为

21、正、受受压为负来来规定其符符号。* 输出的的内力是以以箭头指向向为正（+）。梁单元的单单元坐标系系及单元内内力（或应应力）符号号规定2.3.33板单元 （Platte Ellemennt)􀀟一般事事项此本单元是是由同一平平面上的3 到4 个节点构构成的平板板单元（Platte Ellemennt)，在工程程中可以利利用它解决决平面张拉拉、平面压压缩、平面面剪切及平平板沿厚度度方向的弯弯曲剪切等等结构问题题。MIDASS/Civvil 软件所采采用的板单单元，根据据平面外刚刚度不同可可以把单元元划分成薄薄板单元 DKT、DKQ(Disccretee Kicchhofff Ell

22、emennt)和厚板单单元DKMT、DKMQQ(DisscretteKirrchhooff-MMindllin EElemeent)两种。其其中，根据据Kircchhofff Pllate Theoory 理论开发发了薄板单单元；依据据Minddlin-Reisssnerr Plaate TTheorry 理论开发发了厚板单单元。由于于板单元考考虑了局部部的横向剪剪切应力的的影响，因因此对于薄薄板单元或或厚板单元元都能计算算出比较准准确的结果果。对三角形板板单元，利利用线性应应变三角形形理论LST(Lineear SStraiin Trrianggle)公式化了了板单元的的平面内刚刚度。对四四

23、边形板单单元， 利用了等等参数平面面应力理论论(Isooparaametrric PPlanee Strress Formmulattion withh Inccompaatiblle Moodes)公式化了了单元的平平面内刚度度。输入板厚的的方式有两两种，一是是为计算平平面内的刚刚度(In-planne Sttiffnness)输入板厚厚，另一是是为计算平平面外的刚刚度(Outt-of-Planne-Sttiffnness)输入板厚厚。当计算算结构的自自重或质量量时软件自自动取用前前者数据。如如果用户只只输入了计计算平面外外刚度的厚厚度时，软软件取用该该值。􀀟单元自自由度及

24、单单元坐标系系板单元的自自由度是以以单元坐标标系为基准准，每个节节点具有x、y、z 轴方向的的移动的线线性位移自自由度和绕绕x、y 轴旋转的的旋转位移移自由度。单元坐标系系是由x、y、z 三轴构成成的，满足足右手螺旋旋法则的空空间直角坐坐标系。单单元坐标系系的方向类类似于平面面应力单元元的坐标系系统。􀀟单元相相关功能Creatte Ellemennts 输入单元元Materrial 输入材料料的物理特特性Thickknesss 输入单元元厚度Presssure Loadds 输入沿单单元变长分分布的受压压荷载值Tempeeratuure GGradiient 输入温度度梯度四

25、边形单元元的单元坐坐标系三角形单元元的单元坐坐标系􀀟单元内内力输出按以下方式式输出平板板单元的单单元内力及及应力，其其符号及方方向依据单单元坐标系系或整体坐坐标系。下下面以单元元坐标系为为基准对其其说明。􀂾 节点点单元内力力输出􀂾 节点点和单元中中心处上输输出单位长长度内力􀂾 节点点及单元中中心处输出出截面上部部和截面下下部的应力力节点的单元元内力是该该节点的位位移乘以该该节点的刚刚度而得到到。节点和单元元中心处的的单位长度度内力有平平面内内力力和平面外外内力。这这些内力可可以按计算算点处的应应力对厚度度积分方式式计算。在

26、对钢筋混混凝土构件件设计时可可以有效地地利用单元元的单位长长度内力值值。节点和单元元中心的应应力是把在在该单元积积分点上(Gauuss PPointt)应力按外外推法(Exttrapoolatiion)推算而得得到。􀂾 单元元内力输出出输出的单元元内力符号号规定见图图1.288 所示，其其中箭头指指向为正（+）。􀂾 单位位长度上单单元内力输输出在节点和单单元中心处处，单位长长度内力符符号规定见见图1.299 所示，其其中箭头指指向为正（+）。􀂾 单元元应力输出出在节点和单单元中心处处，输出的的单元应力力可分为截截面上部(Topp Surrf

27、acee)单元应力力和截面下下部(Botttom Surfface)单元应力力。符号规规定见图1.300 所示，其其中箭头指向为为正（+）。l 输出的单元元应力依据据单元坐标标系，箭头头指向为正正（+）。板单元的各各节点处的的内力输出出位置及符符号规定l 输出的单元元应力依据据单元坐标标系，箭头头指向为正正（+）。板单元的单单位长度内内力输出及及符号规定定l 输出的单元元应力依据据单元坐标标系，箭头头指向为正正（+）。板单元的单单元应力输输出位置及及输出值的的符号规定定2.4 边边界条件2.4.11自由度约约束利用自由度度约束(Connstraaint)功能可以以约束节点点的位移；或者在缺缺少

28、自由度度的单元（如如桁架单元元、平面应应力单元、板板单元等）之之间相互连连接时，利利用此功能能约束这些些节点的自自由度，以以防止发生生奇异(Sinngulaar Errror)。在整体坐标标系(Gloobal Coorrdinaate SSysteem)或在节点点坐标系(Nodde loocal Coorrdinaate SSysteem)上的每一一个节点都都可以输入入六个方向向的自由度度约束条件件（Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz）。2.4.22 梁的节点约束束MIDASS/CIVVIL是三维空空间结构分分析程序，故故每个节点点有6个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。如如果已将结结构类型定定义X-Z平面，故故不需对Dy, Rx, Rz自由度再再做约束。如未定义X-Z平面，一般需对Dy, Rx, Rz自由度进行约束。对于活动铰铰，一般只只约束Dxx，固定铰铰约束Dx、Dz，固定定端约束DDx, DDz, RRy。2.4.33 梁单元之之间的约束束一般弹性支支承，定义义为DX100000KKn/mmm,DY110KN/mm，Dz100KN/mmm，其余释释放弯矩，例例如贝雷和和型钢横梁梁的约束。