MIDAS-Civil桥梁工程计算培训文稿

一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
表格窗口：是将各种数据的输入和分析结果以Spread sheet形式表格化了的窗口 信息窗口：显示在建模过程中所需的各种提示，警告或者错误信息的窗口 状态条： 为提高效率所提供的各种坐标系状况、单位变更、过滤选择功能， 快速查询功能、单元捕捉状态的调整功能等。
四、Midas/Civil 建模注意事项小结
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
1.Midas/Civil 软件介绍
• MIDAS系列软件是以有限元为理论基础开发的分析和设计软件。早在1989年 韩国浦项集团成立CAD/CAE研发机构开始专门研发MIDAS系列软件，于2000 年9月正式成立Information Technology Co., Ltd.(简称MIDAS IT)。目前 MIDAS系列软件包含建筑（Gen），桥梁(Civil)，岩土隧道(GTS)，机械 (MEC)，基础(SDS)，有限元网格划分(FX+)，Midas/FEA等多种软件。
二、Midas/Civil 计算分析说明
二、Midas/Civil 计算分析说明
二、Midas/Civil 计算分析说明
弹性连接是一种具有6自由度，类似于梁单元的弹簧单元，弹性连接由两个节 点构成，构成弹性连接的两个节点作用相当，它们之间的节点相对变形由弹性连接 的刚度决定。当弹性连接刚度选择为“刚性”时，其弹性连接刚度不是无穷大，而 是整个模型中最大刚度的100,000倍。
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
钢管支架
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
液压爬模
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
空心板抽芯内模
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
盖梁托架（销棒法）
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
架桥机主梁
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
三、Midas/Civil 静力分析
算例： 1.盖梁托架力学分析 2.钢管支架力学分析 3.钢围堰力学分析
四、Midas/Civil 建模注意事项小结
1.MIDAS建模前要对要设计或者计算的结构物有大概的了解，对不熟悉的 方案设计前要查阅资料，从网络上或者技术资料库中查找相似的方案熟 悉个大概，同时可以用AutoCAD（或者MIDAS、PROE、UG、Solidworks、 3Dmax等软件）建立3D模型直观了解方案中要涉及到的结构。 2.建模过程中及时将的节点单元等建模元素进行分组，方便后续的建模 操作。
二、Midas/Civil 计算分析说明
1.常用单元介绍
桁架单元、梁单元/变截面梁单元、板单元、实体单元
二、Midas/Civil 计算分析说明
2.常用边界介绍
二、Midas/Civil 计算分析说明
二、Midas/Civil 计算分析说明
二、Midas/Civil 计算分析说明
二、Midas/Civil 计算分析说明
*提供中国、美国、英国、德国、欧洲、日本、韩国等国家的材料和截面数据库， 以及混凝土收缩和徐变规范和移动何在规范。
*提供桁架、一般梁/边截面梁、平面应力/平面应变、只受拉/只受压、钩、索、 板、实体单元等工程实际时所需的各种有限元模型。 *提供静力分析、动力分析、静/动力弹塑性分析、几何非线形分析、优化索力、 屈曲分析、移动荷载分析（影响线/影响面分析）、支座沉降分析、施工阶段分析、 联合截面施工阶段分析等功能。 *在后处理中，可以根据设计规范自动生成荷载组合，也可以添加和修改荷载组合。 *可以输出各种反力、位移、内力和应力的图形、表格和文本。 *可在进行结构分析后对多种形式的梁、柱截面进行设计和验算。
等等……
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
2.Midas/Civil 菜单介绍
（1）菜单系统
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
主菜单： MIDAS/Civil内所有功能的指示命令和快捷键 树形菜单：从模型的输入到分析、结果分析、各种表格及群的设定状态等都按 照树形结构进行了系统地整理。不仅是熟练的用户还是初次使用的 用户，都可以就所需的内容得到指示或打开相关的对话窗口，从而 可以有效而准确的进行操作。另外，在工作树中可以一目了然地对 目前的模型数据输入状况进行确认，并提供了可以对其进行修改的 拖放方式的建模功能。 关联菜单：为了能够做到最少地移动鼠标，而提供的通过在操作窗口点击鼠标 的右键来显示与操作内容相关的各项功能或经常使用的功能的菜单 系统。
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四 Midas/Civil 建模注意事项小结
6.检查结构数据的功能：模型→检查数据结构，包括检查并删除重复的 单元、显示自由边、显示自由面和检查单元局部坐标轴 7. 模型计算前进行检查，将孤立节点、自由节点、自由边、重复单元等 与计算的模型无关的元素删除，以减少计算中可能出现的报错。 8.边界条件的重要性。有限元软件的强大在于：不管什么样的模型都能 算出一个值，这个值正确与否，距离符合实际情况的数值中间存在着个 步骤——理性的分析。理性分析需要实际工作经验和理论知识相结合， 然后对整个计算过程进行分析，来判断结果是否满足实际需要。
二、Midas/Civil 计算分析说明
二、Midas/Civil 计算分析说明
二、Midas/Civil 计算分析说明
刚性连接是节点自由度耦合的一种方式，通过建立节点之间的自由度耦合方 程，使得主节点与从节点始终保持位移之间的约束关系。一个刚性连接由一 个主节点，一个或多个从属节点构成，主从节点间的相对位移由刚性连接的 约束内容决定。如果约束内容只有平动自由度，则主从节点间无相对位移， 如果约束内容既有平动自由度也有转动自由度，则主从节点因发生相同的转 动位移而导致主从节点间有相对平动位移。
直接解法
天际线法
多波前法 共轭梯度法
ILUT前置条件 Jacobi前置条件 ILUT前置条件 Jacobi前置条件
迭代解法 广义最小残余法
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
C 后处理 1)通过图形查看内力和应力 2)定义荷载组合 3)查看单项荷载下的内力
4)查看荷载组合条件下的内力和应力 5)RC设计计算结果、PSC设计计算结果
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
（二）适用范围：
主要适用于桥梁结构、地下结构、工业建筑、大坝、港口等结构的分析 与设计。 特别是针对桥梁结构，MIDAS/Civil结合国内的规范与习惯，在建模、分 析、后处理、设计等方面提供了很多的便利的功能，目前已为各大公路、铁 路部门的设计院所采用。
栈桥静力分析
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
混凝土水化热分析
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
(一) 特点：
*提供菜单交互式、表格输入、导入CAD等灵活多样的建模功能。 *提供刚构桥、板型桥、箱梁桥、顶推法桥梁、悬臂法桥梁、移动支架/满堂支 架法桥梁、悬索桥、斜拉桥的建模助手。
MIDAS/Civil培训
Midas/Civil培训内容
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
1.软件介绍 2.菜单介绍
二、Midas/Civil 计算分析说明
1.常用单元介绍 2.常用边界条件介绍
三、Midas/Civil 静力分析
1.盖梁托架力学分析 2.钢管支架力学分析 3.钢围堰力学分析
3.建模中熟练使用常用快捷键有助于提高建模效率。 例如：钝化（Ctrl+F2）、激活(F2)和全部激活（Ctrl+A）工具；查询 （F4）、运行（F5）、消隐（Ctrl+H）、观察缩小后的情况（Ctrl+K）; 4.建模时注意标准件，建立正确的标准件然后复制成最终模型。建立对 称衬模型时只需建立1/2或1/4模型然后镜像完成最终模型，调整并统一 单元局部坐标轴，用这些方法来提高建模效率。 5.建模中在输入荷载数值时，进行单位确认。
模型窗口：使用MIDAS/Civil的GUI（Graphic User Interface）功能建模、结果 分析的操作窗口。 在模型窗口中，不仅可以展示一般形态的模型，而且 还可以将模 型和分析结果通过使用去除隐藏线、调整明暗、照明、颜色分离处 理等功能展示渲染画面，另外，它所提供的动态查看功能能够展示 各种动态的视觉效果。
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
B. 运行求解
线性联立方程组的求解方法就是如式（2.1.1）所示求解线性矩阵的解u的方法。 Ku=p (2.1.1) 线性联立方程组的解法不仅适用于线性分析，对于特征值、屈曲、动力分析、非 线性分析等几乎所有分析都可以适用。求解方法可分为直线法和迭代法两种类型。 MIDAS/Civil中可供使用额求解方法如下：
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
（三）分析框图：
Midas/Civil 界面
计算原理、软件操
后处理
计算结果、RC设计、PSC设计等
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
A.一般分析步骤
1) 设置操作环境: 2D或3D结构、单位体系等。 2) 定义材料和截面 定义截面: 矩形、圆形、箱型、工字型、变截面等 定义材料的时间依存性并连接: 混凝土、钢绞线、钢材等；设置材料收缩徐变特性。 3)建立结构模型：定义节点、单元（梁单元、桁架单元、只受拉/压单元）、变截面组等。 4)定义结构组、边界条件组和荷载组：主要是用于施工阶段分析中，按阶段激活响应的结 构、边界及荷载。 5)输入边界条件：定义结构的外边界条件以及结构内部的连接。 6)输入荷载：包括施工荷载、永久荷载、活荷载、温度荷载、车辆荷载、支座沉降、预应 力荷载等。 7)输入钢束特性值：定义预应力钢束的特性的种类（15-7，15-9等） 输入钢束形状：定义主梁预应力钢束形状 输入钢束预应力荷载：输入预应力钢束的张拉力，常按钢绞线强度的0.75倍计入。 8)定义施工阶段：选择合适的结构组、边界组和荷载组定义施工阶段 9)输入移动荷载数据：输入活荷载信息，包括汽车荷载和人群荷载。 10)输入值沉降荷载数据：输入边界的支座沉降情况。 11)定义分析控制数据。 12)运行分析
工具条和图标菜单：为了能够快速地导入经常使用的功能，MIDAS/Civil提供 将各项功能形象化了的图标菜单。各图标从属于各种类似功能图标 群的工具条内
一、Midas/Civil 软件介绍及菜单介绍
（2）操作环境设定
单位系的设定或变更：MIDAS/Civil基于对操作状况和输入数据特点的考虑， 可以对单位系进行任意变更或者同时使用几个单位系， 比如，在输入位置时使用“m”的单位，而在输入界面时 可变更为“mm”的单位，另外，可在输入时使用“SI”的 单 位，而在输出分析结果是使用“English”的单位。 对于温度的单位无需另行设定，只要将单位同意后输入 即可。由长度单位和力的单位组合而成的弯矩、应力或弹 性系数等单位，程序会根据长度和力的单位自动地进行组 合。 在设定或变更单位体系时，可以使用工具→单位体系，也 可以使用画面下端的状态条的单位变更功能