跟MIDAS学结构力学弹簧分析.docx
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跟MIDAS学结构力学弹簧分析
概述
7.弹簧分析
在本例题比较和验算结构的支承条件和弹簧刚度不同时产生的结构的反力、位移和内力。
P=100tonf
5.0m十5.0m
忙朗:
内部铰连接
图7.1分析模型
材料
钢材:
Grade3
弹性模量(E):
2.1x106kgf/cm2
截面
截面面积(Area):
1.0x10-2m2
截面惯性矩(Iyy):
8.333x10-6m2
荷载
节点集中荷载:
10.0tonf
弹簧系数
区分
总(tonf•m/radian)
k2(tonf/m)
k3(tonf/m)
模型1
100,000
1
10,000
模型2
10
10,000
10,000
模型3
100,000
10,000
10,000
设定基本环境
打开新文件以’Support.mgb'为名保存。
定义单位体系为‘m和’tonf'
文件/新文件
文件/・保存(Support)
工具/单位体系
长度>m;力>tonf
图7.2设定单位体系
设定结构类型为X-Z平面
模型/结构类型
结构类型>X-Z平面.
定义材料以及截面
选择材料为钢
模型
模型/材料和截面特性/
数值
截面号:
(用石;—名称创面
截面特性值
H
0.0000
Hl
r引
0.0000
tv
0.0000
n
「tfi
0.0000
Hl
IB2
0.0000
m
tfl
0.0000
ih
截面持性值
计草戡面特性值
面积
0.01
Asy
0
-
Ass
0
於2
Lxk
0.0000e+000
iyy
8.33300-006
III
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帥
0
m
Mnn
0
th
Cap
u
m
C7in
0
Hl.
料
截面
>面积(0.01);Iyy(8.333e-6)
图7.3定义材料
苗18*,'用户购
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g
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耳
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图7.4定义截面
建立节点和截面
为建立模型1的梁单元,先输入节点
兰]正面,鱼捕捉点(关),二I捕捉轴线(关)
2_捕捉节点(开),_1捕捉单元(开),也自动对齐(开)
模型/节点/J建立节点
坐标(x,y,z)(0,0,0)
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图7.5建立节点
用扩展单元功能建立模型1的左侧的梁单元
模型/单元/□扩展单元
—d全选
扩展类型>节点线单元
单元属性>单元类型>梁单元
材料>1:
Grade3;截面>1:
截面;Beta角(0)
一般类型>移动和复制;移动和复制>等间距
dx,dy,dz(1,0,0);复制次数(5)
护立啊Mu
Millry«3>K Ml: DtfU a沁*,: r*/Vaa1.0*: : miswb»t,卫 岭肛Z1 Fl弓盘1b匕仝馬因曲河和忸#氐吐•禹霰VHP舶步=占巳 I a. ■玄站(is*T HD ~a Ip 2L_I r~也 pg f— Uim : =r醉 rfl® 卜 £1 U: &QD 1L1JJ F^rn--」胡百epf丿厂^ rmMfe 图7.6建立梁单元 复制模型1的左侧梁单元来建立右侧梁单元。 模型/单元/-? 移动和复制单元 —d全选 复制次数 (1). 形式〉复制;移动和复制>等间距 dx,dy,dz(5,0,-0.1) 'i-i/SjEK前 沖立井迟・*EJtunrf'•! >科Alujirtfis ]]□tfu、 =zB±H >J4JkJ fl J[H丄 H«_l mmfl ei晒*rt ■t»w一__-_■jt*e厂司rXE hilrxk r1K 宜£湘r«r*e_|r rivmxjm lg.pls.IMIB*£leeg■尬山簪臺吕pftl^-f-* T17r1丄4中: ;乳[? “111叵/i 虫吨■小曲[]丁*=¥统审=ga -aiEtfif? 暑卵||I 0E1I□帝T&T 4-94KJI/h! ! ii1■.I1 Mi U: L5ia.[> 1L1JJ h«^£'■I■=1J4|««»lJF 图7.7建立右侧梁单元 输入边界条件 给梁的两端输入边界条件。 首先用一般支撑功能约束自由度。 模型/边界条件/一般支承 节点号(开) £1单选(节点: 1) 选择>添加 支承条件类型>Dx,Dz(开). 二I单选(节点: 12) 选择>添加 支承条件类型>Dx,Ry(开). □O口更.1 +/r.I.S乞啟铀崇表砧心也吃MV*■曲Q耶f hap 匚1 乐文幷|社良爼妙曲特牙告⑷删《耐横计劲整式血卫・⑴们口叩 gi;iI01S/C>Mi.iTfi-3.3-“注匸诂・】1势禮结驹力爭12-弹豪£岳1釘-*葬他折]-|松口』 -_5.«vXn. : Mjgl[医帳也.■苗Fig G06口 □ Y5 =: & ILLI丄 I|>r.A-^EfiUAfu: amig 图7.8输入支承条件 用节点弹性支承输入梁的弹性支承条件。 弹性支承条件与约束节点自由度的一般支承不同,输入各个自由度弹性支撑刚度,根据刚度允许变形,弹性支撑的内力以反力输岀。 关于弹性支承的详细说明参考用户手册的 “弹性边界条件”部分 模型/边界条件/节点弹性支承 £1单选(节点: i) 选择>添加 节点弹性支承(局部方向)>SRy(100000). 单选(节点: 12) 选择>添加 节点弹性支承(局部方向)>SDz(10000). 恰—3? r 并呵1卜fimij tfi3C*EH*DMSr£iVUJP柚SftL*«£■仙Xu■«£JA1■口瞄 H(£G>P*一番鸟 1L11J 卒点■三iWM卄lj! ABl! 一一 J卫H 图7.9输入弹性支承条件 输入荷载 定义荷载工况 为输入荷载定义荷载工况。 荷载/静力荷载工况 名称(荷载1);类型〉用户定义的荷载. 图7.10定义荷载工况 输入节点荷载 在节点6输入集中荷载10tonf 荷载/节点荷载 £1单选(节点: 6) 荷载工况名称>荷载1;选择>添加 节点荷载>FZ(-10) -IW&iraprw巧frapfl'|-L-mBIHJI 佛|團ii[7匡匾■■讀盘皿殛|||耳»**1PW 小-d爭広 卒直・応山賢船AAStI 护艾啊H*DElSr£i4-UJ臼柚S*Lis-tE-曲刃■«£JAU■口出1*»«j£- Hh;~3J? ~^3氏獅咼I3®|囲flrR匝朿聊|险卜排・址|涉 i■用峯ii : 帅;订 仏3L3U21K1Fr^^r^= mtoiji'A-Ars~i.5>: ■o ! h: ir^训―VI2Jh)riV|I? 「T/『三乏 l<ld^ I*肚拿申寸钥定盘由V: 盘貨合/■< £•話忙=聆 J.4I■ |¥Slt 时ML 图7.11输入节点荷载 复制单元 复制模型1来建立模型2~4。 同时复制输入在模型1的节点荷载和边界条件。 模型/单元/小移动和复制单元 ■■■■■全选 形式>复制;移动和复制>等间距 dx,dy,dz(0,0,-2);复制次数(3) 复制节点属性(开);复制单元属性(开). JTg 并叼砂11•L■區・U|j 对EH*DElffiT心IfeEJH-MJ対柚ij-HE-C^Xu■吨JA1■口昭叫£• 剛[8|前[7禹甄1|||右*4;;味辭4>lalia」算■章”二 nG>空生“番©bx』旧|勻劉 Fa 昭3*Ri 9K pJfflClrm: > WtiBW r7A4Wp—3 f: 會|i~3 百«ME 4s.tr.tip.电》B *w*F~3r如整 rlU 模型1 模型2 n wHikwrM ■>E>Mfrtf>~~Bm»*■*厂弓厂mr尸站”小 FjtWTCfS Pn•壬 模型3 模型4 Ihinr-rlF7|Ll|-nnT||YI/IT^LdJ 半FI—一IT K33C-3 ■l■|■|』■|尹區■*■'JkBjO|Ui[i<||M»***09|][7a 三IH 模型1 模型2 u: dLdfi T271 ILLUJJ I«j■[f—*1幻Qll~-"-I厅JT~3卢r~? 盍叩也应E・tv_x・・fil 上匕c'a'aJk普小.七|5田罕++ 4 把模型4的右侧部分节点向Z轴方向移动0.1m与左侧部分连接起来。 用合并节点功能删除重复节点。 模型/节点/£ 丿窗口选择(节点: 43,44,45,46,47,48) 形式>移动;移动和复制>等间距 dx,dy,dz(0,0,0.1) 模型/节点/兰合并节点 合并>全部;合并范围(0.001);删除合并的节点(开). J3T*0UHite•显判PUJ臼袖S*L*t-hE-|j«2-lil■口 ]|P3? W>■■£! ±4 吊k”j? r 图7.13修改模型4 变更边界条件 修改边界条件 把模型4两端的边界条件修改为固定端条件。 模型/边界条件/一般支承 仝1单选(节点: 37,48) 选择>替换;支承条件类型>Dx,Dz,Ry(开). V: iIBW€iMLi7fi-3.3-[S=Xci<>]StitXST--S打=1童早中口J fl 龟丈井(p刪闻気对船aHCr孰f如St黑射fti+iJJ0氏血Xi«>3)卫■⑴宣口®WEtiqjJ □L^Q I獻山匸 樓舉1 撷中上片丸倉令 g=a口..•耳 btff厂爭用 - 却IS怒崎 —习*◎田密海卿由即园*敦即A1■席炉址*&A HE口I 15肓■黑通具j■用||前・确] a/s■加/ 苗Z i 根型2 竝^― q«l J5程JZ. JJDJ]J2 212f232^ 模型3 £53 』£0£2 JfjJmL&MS 模莖* £_ 決如ji 扫J*期护 ILI3«*AiWii7uaa呜 修改模型2弹性支承点的弹性支承刚度值,删除模型4的弹性支承条件。 模型/边界条件/节点弹性支承 £|单选(节点: 37,48) 选择>删除. 固单选(节点: 13) 选择>替换;节点弹性支承(局部方向)>SRy(10). zi^r nsZSlh巴山鲜fl! 曲目*氐%崗睜氐怦;2矗2fii 事锐■口Il^F Zl_| 弓_| 模型1 模型2 模型4 I」l'■-ni^aa.! yfA ■awn* V.i.B 5h-卜>vd>> tir|Im(A ±hi卜Iwilvj'lrUO IVh"■■MPH^FrUg HJIs*I^Tih'IrML] 在模型1,2,3左右梁的相邻部分输入弹性连接条件。 弹性连接刚度以单元局部坐标 参考在线帮助的 “弹性连接”部分 系为基准输入。 模型/边界条件/弹性连接 选择>添加/替换 弹性连接数据 (1);2 占 八、、 (6,7) 连接类型>一般类型 ;SDx 弹性连接数据 连接类型>一般类型 ;SDx (10000) ;2 点(18,19) 弹性连接数据 连接类型>一般类型 ;SDx (10000) ;2 点(30,31) J节点号(关) 科立畑Ml: NfflT£>•■列fiftjijiwFlSMl-it-hc-«|£.IAlito蓉-£JLu总口怖曲 Dtf0>■£■*-*11tfZyAJIUiRiXY**4DQ-Hi HMSB』|||~t「"TAT"r|・|魄国应4|0日助因守禹輾|>Vtsfsfi-*[萤區金t 8 只受拉弹性连接和只受压弹性连接在分析过程中通过反复的分析中得到收敛值,详细事项参照用户手册 “非线性边界分析”部分 ■--rnsL日3H6rKJEE ZlrP £! ■>fT ImTi'k iudWbQ arh Zi'IZ 3xf i-od^wlrbd 1"IW#" =*T p53e: p dI5TI 「rihwtEu^ rTAM・RjiI f,r■ n®1 |iJTi? .j—nr>m i"r MH| 电la.l'ii.IB***£定©£■! ? ! Arfld-去寻a心+音 模型2 模型3 尸 模型1 模型4 图7.16输入弹性连接单元 在模型4的中间输入内部铰接。 模型/边界条件/释放梁端约束 单元号(开) 单元: 35) 选择>添加/替换 选择类型释放比率>j-节点>My(开). ■X? T*^・iJ•島B・MJ^VrA! H*L*i-hU-*WuBHR-^Ito■口函W"l 帘*r[7^-ft3旺席玉z勒出厘*4»Q@Gl ~3f! 祜应韓制E裁因*弔%旳仓Fl•口MH鄆昌起 I□e^B>■矣出,|.| 皓I**? l胡 _M-B1] Jiff 耐m fFj»- _M-B1] I|Mffl科1 模型2 11IJ(W(M二怪 模型3 In»H5wl< -bir-■ 模型1 模型4 jqjz口 u: a.an aa.an hli 图7.17输入内部铰接 运行结构分析 运行结构分析 分析/i运行分析 查看分析结果 --I ■内Iehrl^j'a.13 ■435C+MJW*LiHU£>■KU■棗」MVHUH."iL工貝UItlWW*ii£ □utffa>pJr*|z.V>丄气—“enJMULia 模型1 模型2 厂 模型3 |37j3J * '-m•-itrt-ttrPnE厂■厂■rKrmt MtirIip■・口I ■MW岀 "I amIAliD 模型4 Tlifc堆用陀舟诃田|口冈丁商3 SiL EJaE*wzB«! 4i 查看反力 完成结构分析后,首先查看反力。 模型1: 因弹性连接刚度较小,所以加载在左右连接点(节点6)的荷载由左侧构件承担。 模型2: 因左侧构件支座抗旋转刚度较小,连接点的刚度较大,所以集中荷载传达到右 侧构件。 模型3: 支座的刚度和弹性连接刚度同时增大时,可以得岀与两端固定且内部铰接的 模型4相同的结果。 结果/反力/2J反力/弯矩 -11单元号(关) 荷载工况/荷载组合>ST: 荷载1 反力>FZ 显示类型>数值(开) 数值_lJ 适用于选择确认时(开) 小数点以下位数 (2);指数型(关) zl ■髀■巾 图7.18节点荷载产生的反力 查看变形图 查看变形图。 在模型1左侧构件的沉降不影响右侧构件,而在模型2发生几乎相同的沉降 结果/位移/二]位移形状 荷载工况/荷载组合>ST: 荷载1 成分>DXZ;显示类型>变形前(开). ±1hIjMh■! 甘./M»I 沖工旳£JHu碣n*&B爾LIA«i£.#B^I誉41龙事住芒査啟,IJUD爲口陶■如 r'lam.iUMVih-i.i,- I码【■ P--JF3CIErp«」「劭」厂站■□r«」 r土盲峙齢Tnt 因应3|+*|工■#! H 巫醴直叵■■f」#|llcEIglalAI? 办4答逊空.|•学 Sit ■■^iS|BiS|7TFA3. ||4.包吟: ;黑*Q山過]]>(■**£口口] 刁盘生[5氐4f®出曲営』比乓勵曲? 3■-P>aSE* Mflg»|肋创] r: nrebrc rHEfKI>? ■m fan. 1EBLDU£JtlrcmSliUJrWUZEj: U曲说3144*吐”1 iTTAt^mriJii! jin4■££meI J 寸 fc-i Jd-1=~5 图7.19节点荷载产生的变形图 查看弯矩 查看各个情况下梁的弯矩。 随着弹性支座的刚度的增加,梁的力学性反应就越接近于一端固定的构件的情况。 在电算构造分析中弹性支撑条件(pointspringsupport)及弹性连接条件(ElasticLink) 应用于直接调节支点和单元的刚度的情况,应用于只用节点、单元难以建立的模型,且为了反应支点的刚度、偏心而使用。 结果/内力/! _梁单元内力图 荷载工况/荷载组合>ST: 荷载1;内力>My 显示类型>等值线(开)数值- 小数点以下位数 (1)大值 显示范围(%)(20) 显示选择>精确解;线涂色 指数型(关);最大和最小值>绝对最适用于选择确认时(开). rtA|sj5| Is 0*Br»^-TJL丄i■口r0 >>n||4R.^""LkMM**t4rOC ItfPrtn.Rftjz]_I |5I3□ eizi kH+i r: Ti*a苗fc«. Mr'iwxw *! .Ph 口「 rrairci5r-s PA«4B*rn--t*-» I百阳 模型2 -■nnfffl 模型3 「■1「TT『Tn~TTTnTEKm~rr 模型4 hSIttHtiJinTlV UHLUnTJD.D3FJU.1LVUFU1v.々“机”1 71TUDUllcalinIU(hiiI zi JIlIF-X.n■k/— ! T.J,1| —ILS_J上 *|l--1IfJ 图7.20集中荷载产生的弯矩图 习题 1.比较不同边界条件下两种梁的反力、沉降和内力 (材料和截面与例题相同) E ■LO PTClOtonf E=2.0x107lonf/m2 AsS.OxIO^tonf/m2 A,=1,0x10stonf/mg丄一: 鼻 A2=2.0x10stonf/m P=10.0tonf 5.0mI 5.0mI L5.0mi 5.0mI rtirti E=2.0x107tonf/m2 A=5.0xWetonf/m2 2.在弹性连接类型中,利用只受拉弹性连接和只受压弹性连接,比较受温度荷载作用的以下3种情况的反应。 (材料和截面与例题相同) 5.0m|5.Qm 模型 弹簧刚度(tonf •m/radian) 荷载条件1 荷载条件2 张拉 压缩 T1 T2 T T2 1 1000 - -5? +5? +5? -5? 2 - 1000 -5? +5? +5? -5? 3 1000 1000 -5? +5? +5? -5? 弹性连接刚度以及温度荷载条件
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