迈达斯学习
迈达斯教程简介
04-建立节点
节点是有限元模型最基本的单位，节点的建立可以采用捕捉栅格网、输入坐标、复制
已有节点、分割已有节点等方法来建立新的节点，另外在复制单元的同时程序会自动生成
构成单元的节点。
节点建立过程中可能会出现节点号不连续的情况，这是可以通过对选择节点进行重新编号或紧凑节点编号来进行编辑。
以上几个命令在语音资料中都将为大家一一演示。
05-建立单元
在MIDAS/Civil 中可以通过多种方法来建立单元，包括连接已有节点建立单元、对已有单元进行分割建立新的单元、扩展已有节点或单元生成更高维数的单元、导入AUTOCAD 的DXF 文件来生成单元的方法等。
图3 导入截面对话框 话框
对于复制单元、分割单元、扩展单元撑、面弹性支撑、刚性连接等边界条件的定义方法。
一般支撑是应用最广的边界条件，选择要施加一般支撑的节点，选择约束自由度方向即完成一般支撑的定义。节点弹性支撑的定义方法同一般支撑，不同的是在定义约束的自由度方向要输入约束刚度。
面弹性支撑不仅可以针对板单元来定义弹性支撑条件，而且可以对梁单元、实体单元来定义面弹性支撑。这种支撑条件在模拟结构与土体的连接条件时应用比较广。需要输入
的参数地基弹性模量，这个可以在地质勘查报告中查得。图1所示为面弹性支撑定义对话框。 对于弹性连接和刚性连接涉及的都是两个节点间的连接情况。对于弹性连接选择连接的自由度方向和该方向的刚度参数就可以了，弹性连接的方向是按照连接的两个节点间的局部坐标系方向来定义的（如图2）！刚性连接是强制从属节点的某些自由度从属于主节点（如图3所示）。
MIDAS迈达斯入门教程
MIDAS迈达斯入门教程
MIDAS（Mechanical Integrated Design and Analysis System，机械集成设计和分析系统）是一种基于计算机辅助工程技术的产品设计和工程分析的软件平台。它是一种综合性的分析软件，可以用于进行结构、流体和多物理场的分析和仿真。MIDAS软件的应用范围广泛，涉及到建筑、土木、机械、汽车、电子等领域。
首先，打开MIDAS软件后，您会看到一个简洁明了的用户界面。主要界面包括了菜单栏、工具栏、工程树、工作区和结果展示等区域。菜单栏和工具栏提供了各种功能和命令的选项，工程树用于组织和管理工程的各个部分，工作区是您进行建模和分析的主要区域，结果展示区用于显示分析结果。
在开始建模之前，首先需要创建一个新的工程文件。您可以通过菜单栏中的“文件”选项来创建新的工程文件。然后，选择合适的建模单元（Unit）和坐标系（Coordinate System）。建模单元用于定义建模的单位制，坐标系用于定义建模的基准坐标。
建模完成后，接下来就可以进行分析了。MIDAS提供了各种分析功能和工具，包括静力分析、动力分析、热力学分析、流体分析等。您可以通过菜单栏中的“分析”选项来选择适合您的分析类型，并设置相应的分析参数和条件。
在进行分析之前，还需要定义材料和边界条件。通过菜单栏中的“材料”选项，您可以定义材料的力学性能和热力学性质。通过菜单栏中的“边界条件”选项，您可以定义约束和载荷等边界条件。
完成分析设置后，即可开始进行分析。MIDAS将根据您的分析参数和条件，自动进行求解和计算。在分析完成后，您可以通过结果展示区查看分析结果，包括变形、应力、应变、位移等。您还可以通过菜单栏中的“报告”选项生成分析报告，以便后续的工程设计和决策。
迈达斯教程及使用操作手册
迈达斯教程及使⽤操作⼿册
01-材料的定义
通过演⽰介绍在程序中材料定义的三种⽅法。
1、通过调⽤数据库中已有材料数据定义——⽰范预应⼒钢筋材料定义。
2、通过⾃定义⽅式来定义——⽰范混凝⼟材料定义。
3、通过导⼊其他模型已经定义好的材料——⽰范钢材定义。
⽆论采⽤何种⽅式来定义材料，操作顺序都可以按下列步骤来执⾏：选择设计材料类型（钢材、混凝⼟、组合材料、⾃定义）→选择的规范→选择相应规范数据库中材料。
对于⾃定义材料，需要输⼊各种控制参数的数据，包括弹性模量、泊松⽐、线膨胀系数、容重等。
钢
材
规
范
混
凝
⼟
规
范
图1 材料定义对话
框
02-时间依存材料特性定义
我们通常所说的混凝⼟的收缩徐变特性、混凝⼟强度随时间变化特性在程序⾥统称为时间依存材料特性。定义混凝⼟时间依存材料特性分三步骤操作：
1、定义时间依存特性函数（包括收缩徐变函数，强度发展函数）（图1，图2）；
2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接（图3）；
3、修改时间依存材料特性值（构件理论厚度或体积与表⾯积⽐）（图4）；
图1 收缩徐变函数
图2 强度发展函数
定义混凝⼟时间依存材料特性时注意事项： 1）、定义时间依存特性函数时，混凝⼟的强度要输⼊混凝⼟的标号强度； 2）、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输⼊⼀个⾮负数，在建⽴模型后通过程序⾃动计算来计算构件的真实理论厚度；
3）、混凝⼟开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定，加载时的混凝⼟材龄在施⼯阶段定义中指定（等于单元激活时材龄+荷载施加时间）；
4）、修改单元时间依存材料特性值时要对所有考虑收缩徐变特性的混凝⼟构件修改其构件理论厚度计算值。计算公式中的a 代表在空⼼截⾯在构件理论厚度计算时，空⼼部分截⾯周长对构件与⼤⽓接触的周边长度计算的影响系数；
迈达斯学习总结
一.定义材料属性及构件截面
二.建立轴网及布置构件
（1）梁（弧形梁，选中线-建立曲线并分割单元）
（2）柱（选中节点-扩展）
（3）墙（选中线-扩展，墙开洞-分割单元）
三.复制或定义层数据
四.定义荷载：
（1）静力工况荷载
（2）定义楼面荷载类型
将荷载转换为质量
（3
）楼面荷载分配
（4）梁单元荷载
（5）风荷载（两个方向，迈达斯中迎风面取楼层上下各半层）
（6）添加反应谱数据
（7）自重 将自重转换为质量
五.结构边界条件
柱低：约束所有方向
嵌固层：约束X 、Y 方向平动和Z 方向转动
恒载 DEAD 活载 LIVE 风载 WX 风载 WY
一.定义材料属性及构件截面
二.建立轴网及布置构件
（1）弧形梁，选中线-建立曲线并分割单元
次梁采用复制单元和移动, 或者拖放功能
（2）柱：选中柱节点—单元扩展
（3）墙（选中线-扩展，墙开洞-分割单元）
墙开洞口用分割：
三.复制或定义层数据
四.定义荷载
（1）静力工况荷载
（2）定义楼面荷载类型
（5）风荷载
（6）添加反应谱数据
（7）自重
五.结构边界条件
柱低：约束所有方向
嵌固层：约束嵌固层周边X、Y方向平动和Z方向转动
关于计算结果的对比问题：
1.表格结果中层间位移角双向地震找不到
按照公式通过单向地震计算
2.表格结果中层间偶然偏心的位移角与PKPM相差较大
3.设计计算书中位移比是哪个工况的，与表格结果对不起来
4.表格结果中位移比偶然偏心与PKPM相差较大
5.表格结果中位移比Y方向位移比与PKPM相差较大
6.为什么表格结果中位移比、位移角有位移X和位移Y，并且每项下面又分了EX和EY工况
迈达斯教程及使用手册
迈达斯教程及使用手册 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
01-材料的定义
通过演示介绍在程序中材料定义的三种方法。
1、通过调用数据库中已有材料数据定义——示范预应力钢筋材料定义。
2、通过自定义方式来定义——示范混凝土材料定义。
3、通过导入其他模型已经定义好的材料——示范钢材定义。
无论采用何种方式来定义材料，操作顺序都可以按下列步骤来执行：选择设计材料类型（钢材、混凝土、组合材料、自定义）→选择的规范→选择相应规范数据库中材料。
对于自定义材料，需要输入各种控制参数的数据，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。
02-时间依存材料特性定义
我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。
定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作：
1、定义时间依存特性函数（包括收缩徐变函数，强度发展函数）（图1，图2）；
2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接（图3）；
3、修改时间依存材料特性值（构件理论厚度或体积与表面积比）（图4）；
钢
材
规
范
混凝土规范
图1 材料定义对话框
图1 收缩徐变函数
定义混凝土时间依存材料特性时注意事项：
1）、定义时间依存特性函数时，混凝土的强度要输入混凝土的标号强度；
2）、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输入一个非负数，在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度； 3）、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定，加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指定（等于单元激活时材龄+荷载施加时间）；
MIDAS学习技巧（经典）
MIDAS学习技巧（经典）
1、如何利用板单元建立变截面连续梁（连续刚构）的模型？建立模型后如何输入预应力钢束？
使用板单元建立连续刚构(变截面的方法)可简单说明如下：
1）首先建立抛物线(变截面下翼缘) ；
2）使用单元扩展功能由直线扩展成板单元，扩展时选择投影，投影到上翼缘处。；
3）在上翼缘处建立一直线梁(扩展过渡用)，然后分别向横向中间及外悬挑边缘扩展成板单元；
4）使用单元镜像功能横向镜像另一半；
5) 为了观察方便，在单元命令中使用修改单元参数功能中的修改单元坐标轴选项，将板单元的单元坐标轴统一起来。在板单元或实体块单元上加预应力钢束的方法，目前设计人员普遍采用加虚拟桁架单元的方法，即用桁架单元模拟钢束，然后给桁架单元以一定的温降，从而达到加除应力的效果。温降的幅度要考虑预应力损失后的张力。这种方法不能真实模拟沿钢束长度方向的预应力损失量，但由于目前很多软件不能提供在板单元或块单元上可以考虑六种预应力损失的钢束，所以目前很多设计人员普遍在采用这种简化分析方法。 MIDAS目前正在开发在板单元和块单元上加可以考虑六种预应力损失的钢束的模块，以满足用户分析与设计的要求。
2、如果梁与梁之间是通过翼板绞接，Midas/Civil应如何建模模拟梁翼板之间的绞接？
可以在主梁之间隔一定间距用横向虚拟梁连接，并且将横向虚拟梁的两端的弯矩约束释放。此类问题关键在于横向虚拟梁的刚度取值。可参考有关书籍，推荐E.C.Hambly写的"Bridge deck behaviour",该书对梁格法有较为详尽的叙述。
迈达斯入门教程
第一讲 简支梁模型的计算
1.1 工程概况
20米跨径的简支梁，横截面如图1-1所示。
图1-1 横截面
1.2 迈达斯建模计算的一般步骤 后处理理处
前
第五步：定义荷载工况
第八步：查看结果
第七步：分析计算第六步：输入荷载第四步：定义边界条件
第三步：定义材料和截面
第二步：建立单元第一步：建立结点
1.3 具体建模步骤
第01步：新建一个文件夹，命名为Model01，用于存储工程文件。这里，在桌面的“迈达斯”文件夹下新建了它，目录为C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\迈达斯\模型01。
第02步：启动Midas Civil.exe ，程序界面如图1-2所示。
图1-2 程序界面
第03步：选择菜单“文件(F)->新项目(N)”新建一个工程，如图1-3所示。
图1-3 新建工程
第04步：选择菜单“文件(F)->保存(S)”，选择目录C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\迈达斯\模型01，输入工程名“简支梁.mcb ”。如图1-4所
示。
图1-4 保存工程
第05步：打开工程目录C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\迈达斯\模型01，新建一个excel文件，命名为“结点坐标”。在excel里面输入结点的x，y，z 坐标值。如图1-5所示。
图1-5 结点数据
第06步：选择树形菜单表格按钮“表格->结构表格->节点”，将excel里面的数据拷贝到节点表格，并“ctrl+s”保存。如图1-6所示。
迈达斯教程及使用手册
迈达斯教程及使用手册
【前言】
随着现代科技的不断迅速发展，计算机应用软件也越来越普及。然而，有时候对于一些陌生的软件，我们却难以熟悉和掌握。这时候，教程和使用手册就显得尤为重要。
【正文】
一、迈达斯简介
迈达斯作为一款有限元分析软件，具有计算精度高、功能齐全、应用范围广等优点。迈达斯适用于结构力学分析、地震工程分析、流体力学分析、多体系统动力学分析、声学分析和热传导分析等领域。
二、迈达斯教程
1、基础教程
对于初学者，或者对迈达斯不太了解的用户，可以通过迈达斯官网提供的基础教程来入门。这些教程包括：简单板件的建模与分析、简单空间框架的建模与分析、简单平面杆件的建模与分析等内容。通过这些教程的学习，用户可以了解迈达斯的基础使用方法，实现简单的计算。
2、进阶教程
对于需要进行深度分析的用户，可以通过进阶教程来提升实践能力。这些教程包括：地震分析、二维和三维渗流分析、热应力分析、随机振动分析等内容。通过这些教程的学习，用户可以掌握迈达斯在不同领域的应用，为实际问题的分析提供有力的支持。
3、高级教程
对于想要成为迈达斯专家的用户，可以通过高级教程来深入了解软件内部原理和核心算法。这些教程包括：接口应力及三维准直线材料的塑性模型、块体程序、业余自由节点法和含椭球形空
腔的静液压问题等内容。通过这些教程的学习，用户可以掌握更高级别的领域应用。
三、迈达斯使用手册
1、建模入门
在使用迈达斯进行结构分析时，首先需要进行建模和网格划分。迈达斯使用手册提供了建模基础、几何体的定义、网格划分等相关知识，帮助用户快速上手建模。
MIDAS学习技巧
MIDAS学习技巧
1.理解基本概念和原理：在学习MIDAS之前，首先要理解这门技术的
基本概念和原理。了解数据库和数据挖掘等相关概念，并了解MIDAS在这
些领域中的应用。这样有助于我们更好地理解MIDAS的设计和使用。
2. 学会使用MIDAS的工具和软件：MIDAS有许多工具和软件可供学
习和使用。学会使用这些工具，例如MIDAS命令行工具、MIDAS R package和MIDAS Matlab toolbox等，可以帮助我们更好地进行实际操
作和编程。
3.阅读相关文献和案例研究：阅读MIDAS相关的文献和案例研究是学
习MIDAS的重要途径。通过阅读和分析实际应用案例，我们可以更好地理
解MIDAS的原理和应用场景，并且学习到一些实用的技巧和经验。
4.进行实际项目和练习：实践是掌握MIDAS的关键。选择一个实际的
项目或者练习题目，将MIDAS技术应用到其中，并进行实际操作和编程。
通过这样的实践，我们可以更好地理解和掌握MIDAS的技术和方法。
5.参加MIDAS培训和研讨会：参加MIDAS培训和研讨会是学习MIDAS
的另一种有效途径。在培训和研讨会中，我们可以直接学习到一些MIDAS
的最新应用和技巧，并且可以和其他学习者进行交流和讨论，共同提升。
6.跟踪最新研究和进展：MIDAS作为一门新兴的技术，不断有新的研
究和进展。跟踪这些最新的研究和进展，可以帮助我们了解MIDAS的最新
应用和技术，并且可以促使我们不断学习和进步。
7.形成学习小组或合作学习：组建一个学习小组或进行合作学习可以
增加学习的动力和效果。大家可以一起讨论和解决问题，互相学习和交流
MIDAS迈达斯入门教程
目录
建立模型
设定操作环境 (4)
定义材料 (6)
输入节点和单元 (8)
输入边界条件 (14)
输入荷载 (15)
运行结构分析 (17)
查看反力 (17)
查看变形和位移 (18)
查看内力 (19)
查看应力 (22)
梁单元细部分析（Beam Detail Analysis） (23)
表格查看结果 (25)
建立模型○2
设定操作环境 (29)
建立悬臂梁 (31)
输入边界条件 (33)
输入荷载 (33)
建立模型○3
建模 (35)
输入边界条件 (37)
输入荷载 (37)
建立模型○4
建立两端固定梁 (40)
输入边界条件 (42)
输入荷载 (43)
建立模型○5○6○7○8
1
摘要
本课程针对初次使用MIDAS/Civil的技术人员，通过悬臂
梁、简支梁等简单的例题，介绍了MIDAS/Civil的基本使用方
法和功能。包含的主要内容如下。
1.MIDAS/Civil的构成及运行模式
2.视图(View Point)和选择(Select)功能
3.关于进行结构分析和查看结果的一些基本知识(GCS, UCS, E
CS等)
4.建模和分析步骤(输入材料和截面特性、建模、输入边界条
件、输入荷载、结构分析、查看结果)
使用的模型如图1所示包含8种类型，为了了解各种功能
分别使用不同的方法输入。
悬臂梁、两端固定梁简支梁
○1○2○3○4
○5
○6
○7
○8 6@2 = 12 m
截面 : HM 440×300×11/18材料 : Q235
图1. 分析模型
建立模型①
设定操作环境
首先建立新项目( 新项目)，以‘Cantilever_Simple.mcb ’
迈达斯学习要点
在学习的过程中有不懂的地方可以按F1帮助查找需要的内容，应该经常使用这种工具，使得自己更快的提高。
一建立T型桥墩的体会
1学会利用单元扩展功能，利用节点扩展为线单元，平面单元扩展成实体单元，注意扩展的方式，移动还是删除，后者会删除平面单元，而前者则是移动平面单元的位置，如果既不选‘删除’又不选‘移动’那么该组平面就不会移到别的位置上或者被删除，而是留在原位置上。
2学会定义结构组，先选择单元和节点，然后利用拖放即可。在结构组定义后，容易整体选择他们，例如平面结构组被选择后可以进行单元扩展，要注意在扩展之后结构组的单元组成可能会有变化，例如一个大的结构组中有一个小的结构组，在小的结构组扩展单元后被删除了，哪么大的结构组中包含的小结构组中的单元会被删除；如果大的结构组利用移动方式进行单元扩展，那么该组中包含的小的结构组也会发生变化，随着大的结构组一起移动。
3节点复制和单元复制
4利用节点和单元的属性来选择节点和单元。利用平面选择。学会利用激活等命令。
5建立好结构模型之后，应该合并或删除多余的单元和节点，例如建立实体单元的时候用到的平面单元来扩展成实体单元，那么最后应该删除平面单元
6学会利用选择最新建立的单元
7学会利用分割节点间距，和分割单元来建立新的节点和单元。
8学会利用投影的功能来建立新的单元。
9迈达斯的画面与竖直方向即Z方向平行。
10利用建模助手中的板来建立单元，应该注意输入编辑及插入一起连续进行，否则会出错。同时应该注意板面是平行于Z轴的，所以要是板面垂直于Z轴那么就要旋转相应的角度。
迈达斯教程及使用手册.
01-材料的定义
通过演示介绍在程序中材料定义的三种方法。
1、通过调用数据库中已有材料数据定义——示范预应力钢筋材料定义。
2、通过自定义方式来定义——示范混凝土材料定义。
3、通过导入其他模型已经定义好的材料——示范钢材定义。
无论采用何种方式来定义材料,操作顺序都可以按下列步骤来执行:选择设计材料类型(钢材、混凝土、组合材料、自定义→选择的规范→选择相应规范数据库中材料。
对于自定义材料,需要输入各种控制参数的数据,包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。
02-时间依存材料特性定义
我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。
混凝土规范
图 1 材料定义对话框
定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作:
1、定义时间依存特性函数(包括收缩徐变函数,强度发展函数 (图 1,图 2 ;
2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接(图 3 ;
3、修改时间依存材料特性值(构件理论厚度或体积与表面积比 (图 4 ;
图 1 收缩徐变函数图 2 强度发展函数
定义混凝土时间依存材料特性时注意事项: 1 、定义时间依存特性函数时,混凝土的强度要输入混凝土的标号强度; 2 、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输入一个非负数,在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度;
3 、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定,加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指定(等于单元激活时材龄 +荷载施加时间 ;
4 、修改单元时间依存材料特性值时要对所有考虑收缩徐变特性的混凝土构件修改其构件理论厚度计算值。计算公式中的 a 代表在空心截面在构件理论厚度计算时,空心部分截面周长对构件与大气接触的周边长度计算的影响系数;
迈达斯教程及使用手册.
01-材料的定义
通过演示介绍在程序中材料定义的三种方法。
1、通过调用数据库中已有材料数据定义——示范预应力钢筋材料定义。
2、通过自定义方式来定义——示范混凝土材料定义。
3、通过导入其他模型已经定义好的材料——示范钢材定义。
无论采用何种方式来定义材料,操作顺序都可以按下列步骤来执行:选择设计材料类型(钢材、混凝土、组合材料、自定义→选择的规范→选择相应规范数据库中材料。
对于自定义材料,需要输入各种控制参数的数据,包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。
02-时间依存材料特性定义
我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。
混凝土规范
图 1 材料定义对话框
定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作:
1、定义时间依存特性函数(包括收缩徐变函数,强度发展函数 (图 1,图 2 ;
2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接(图 3 ;
3、修改时间依存材料特性值(构件理论厚度或体积与表面积比 (图 4 ;
图 1 收缩徐变函数图 2 强度发展函数
定义混凝土时间依存材料特性时注意事项: 1 、定义时间依存特性函数时,混凝土的强度要输入混凝土的标号强度; 2 、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输入一个非负数,在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度;
3 、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定,加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指定(等于单元激活时材龄 +荷载施加时间 ;
4 、修改单元时间依存材料特性值时要对所有考虑收缩徐变特性的混凝土构件修改其构件理论厚度计算值。计算公式中的 a 代表在空心截面在构件理论厚度计算时,空心部分截面周长对构件与大气接触的周边长度计算的影响系数;
学习迈达斯软件心得体会
学习迈达斯软件心得体会
迈达斯软件是一个用于结构动力分析和设计的强大工具，我在学习和使用过程中获得了很多经验和体会。以下是我对迈达斯软件的学习心得体会：
首先，迈达斯软件功能强大，涵盖了多种结构分析和设计的模块。不仅可以进行线性静力分析，还可以进行非线性和动力分析。这给了学习者更多的可能性和挑战，可以根据实际需求选择不同的分析方法。例如，对于复杂结构的分析，可以使用非线性分析模块来考虑结构的非线性行为，从而更准确地模拟真实情况。对于地震工程，可以使用动力分析模块来研究结构在地震作用下的响应。通过学习和使用迈达斯软件，我对不同分析模块的应用有了更深入的了解，能够选取合适的分析方法来解决实际问题。
其次，迈达斯软件界面友好，操作方便。软件界面简洁明了，功能布局合理，几乎没用遇到使用时的困惑。软件提供了丰富的绘图工具和可视化选项，使得用户可以直观地查看和分析计算结果。此外，软件还提供了丰富的参数设定选项和计算设置，可以根据需要进行灵活调整。总的来说，迈达斯软件在操作方式上非常友好，即使是初学者也能很快上手。通过使用迈达斯软件，我掌握了结构分析的基本操作技能，能够独立进行结构建模、荷载设定、边界条件设定和结果分析等工作。
再次，迈达斯软件提供了丰富的学习资源和案例。官方网站上提供了大量的教学视频和用户手册，可以帮助学习者快速了解软件的基本使用方法和功能。此外，软件还提供了一些标准的
结构分析案例，学习者可以通过复现这些案例来深入理解软件的使用和分析方法。这些学习资源和案例对于初学者来说非常有价值，可以帮助我们系统地学习和掌握迈达斯软件的使用技巧。
迈达斯教程及使用手册.
01-材料的定义
通过演示介绍在程序中材料定义的三种方法。
1、通过调用数据库中已有材料数据定义——示范预应力钢筋材料定义。
2、通过自定义方式来定义——示范混凝土材料定义。
3、通过导入其他模型已经定义好的材料——示范钢材定义。
无论采用何种方式来定义材料,操作顺序都可以按下列步骤来执行:选择设计材料类型(钢材、混凝土、组合材料、自定义→选择的规范→选择相应规范数据库中材料。
对于自定义材料,需要输入各种控制参数的数据,包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。
02-时间依存材料特性定义
我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。
混凝土规范
图 1 材料定义对话框
定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作:
1、定义时间依存特性函数(包括收缩徐变函数,强度发展函数 (图 1,图 2 ;
2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接(图 3 ;
3、修改时间依存材料特性值(构件理论厚度或体积与表面积比 (图 4 ;
图 1 收缩徐变函数图 2 强度发展函数
定义混凝土时间依存材料特性时注意事项: 1 、定义时间依存特性函数时,混凝土的强度要输入混凝土的标号强度; 2 、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输入一个非负数,在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度;
3 、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定,加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指定(等于单元激活时材龄 +荷载施加时间 ;
4 、修改单元时间依存材料特性值时要对所有考虑收缩徐变特性的混凝土构件修改其构件理论厚度计算值。计算公式中的 a 代表在空心截面在构件理论厚度计算时,空心部分截面周长对构件与大气接触的周边长度计算的影响系数;
(精选)迈达斯教程及使用手册
（精选）迈达斯教程及使用手册
01-材料的定义
通过演示介绍在程序中材料定义的三种方法。
1、通过调用数据库中已有材料数据定义——示范预应力钢筋材料定义。
2、通过自定义方式来定义——示范混凝土材料定义。
3、通过导入其他模型已经定义好的材料——示范钢材定义。
无论采用何种方式来定义材料，操作顺序都可以按下列步骤来执行:选择设计材料类型(钢材、混凝土、组合材料、自定义)?选择的规范?选择相应规范数据库中材料。
对于自定义材料，需要输入各种控制参数的数据，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重等。
钢材规范
混
凝
土
规
范
图1 材料定义对话框
02-时间依存材料特性定义
我们通常所说的混凝土的收缩徐变特性、混凝土强度随时间变化特性在程序里统称为时间依存材料特性。
定义混凝土时间依存材料特性分三步骤操作:
1、定义时间依存特性函数(包括收缩徐变函数，强度发展函数)(图1，图2);
2、将定义的时间依存特性函数与相应的材料连接(图3);
3、修改时间依存材料特性值(构件理论厚度或体积与表面积比)(图4);
图1 收缩徐变函数
图2 强度发展函数
4-2
图3 时间依存材料特性连接 图4 时间依存材料特性值修改
定义混凝土时间依存材料特性时注意事项:
1)、定义时间依存特性函数时，混凝土的强度要输入混凝土的标号强度;
2)、在定义收缩徐变函数时构件理论厚度可以仅输入一个非负数，在建立模型后通过程序自动计算来计算构件的真实理论厚度;
3)、混凝土开始收缩时的材龄在收缩徐变函数定义中指定，加载时的混凝土材龄在施工阶段定义中指定(等于单元激活时材龄+荷载施加时间);
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对称条件
对称结构最好利用结构的对称性进行分析 → 建模简便，结果对称 在MIDAS/Civil中可以将简化后的模型按对称条件输出整体模型 对称条件 几何形状、材料、荷载、边界条件均应对称 边界条件应设置为不能让结构的变形越过对称面 特征值分析/屈曲分析中不能使用对称条件 → 因为模态不是对称的 荷载的大小也应满足对称条件
w
w=
P L⋅t
P: 集中荷载 t: 厚度 L
在集中荷载位置删掉非常小的单元，用均布荷载代替。
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单元应力和节点应力
Axial Displacement u1=0 u2 u3 u4 Axial Stress
σ1
σ2
σ3
( )
Exact
εx =
q=ax x L1 L2 L3
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单元网格的密度 (3)
<参考> 用单元数量粗略计算单元尺寸
决定使用单元的数量 使用下列公式粗略计算单元尺寸 · 二维网格的尺寸 = (粗略的总面积 / 单元数量)1/2 · 三维网格的尺寸 = (粗略的总体积 / 单元数量)1/3 当分区域采用不同密度时，可分区域使用上面的公式 虽然是粗算，最好也要遵守前面所说的事项 · 正确模拟结构的几何形状 · 边界之间最好至少有两个单元
有限元分析方法
北京迈达斯技术有限公司
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桂满树
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顺序
板单元/实体单元的特点及正确使用方法 通过例题说明各种建模方法
建立板单元网格的方法 使用扩展功能建立实体单元的方法 实际模型例题
实际工程中细部精密分析的方法
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单元的形状评价 (3)
锥度-Taper (In-plane Offset) • 用几何偏离(Geometric Deviation)表示四边形单元的变形程度. (只使 用于四边形单元)
A3 A4 A1 A2
∆=
4 × min(A i ) ∑ Ai
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ui +1 − ui L σ x = Eε x
x N1 N2
σ1 + σ 2
2
N3
σ 2 +σ3
2
N4
轴力(q)作用下的桁架单元的节点位移
以位移连续为基础的有限元分析中，节点应力值是不精确的(最大误差 30%). 中心点的应力是较为准确的 单元应力是不连续的, 节点应力(绕节点平均值)是单元应力的平均值 使用节点应力应该比使用单元应力更合理一些 最大应力值: 节点应力 < 单元应力
悬臂梁的第5个模态
特征值分析时不要只检查一个模态，应检查多个模态，从而判断结果 的正确性 做动力分析/屈曲分析后检查结果时，首先要查看特征值分析结果。. 板单元一定要查看是否存在局部模态
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单元的连接
不同类型的单元连接时，要注意自由度的耦合 板单元 因为板单元没有绕单元坐标系z轴的旋转自由度(Drilling DOF), 所以当梁与板的连 接如果诱发板单元绕单元z轴的旋转的话，连接位置在某个方向将成为铰接。 实体单元 因为实体单元没有旋转自由度，所以与板单元相连时有可能在某个方向成为铰。 Torque Beam Beam Solid
拴端部的集中荷载 (使用刚性连接)
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荷载的处理 (2)
当不可避免地需要加集中荷载时, 较理想的处理方法如下(实际使用起来 同样有难度) 不使用相应位置的分析结果 → 只使用St. Venant原理适用的范围的结果 → 在周边建立较细的三角形单元网格, 忽略相应位置的分析结果 在非常小的范围内用均布荷载替代集中荷载
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MIDAS的板单元
平面内特性 - 三角形: LST (Linear Strain Triangle) - 四角形: Plane Stress Formulation with Incompatible Modes 平面外特性 薄板 - DKT/DKQ (Discrete Kirchhoff Tria./Quad.) - DKQ: Taylor & Simo 公式修正 - 不考虑剪切变形 厚板 - DKMT/DKMQ (Discrete Kirchhoff-Mindlin Tria./Quad.) - 考虑剪切变形 四角形单元可考虑翘曲(Warping)，即使不在同一平面上也可得到较 为理想的结果。
Plate
Plate Plane Stress
Plate Rigid Plate
Rigid Beam
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刚性连接
刚性连接(Rigid Link; Kinematic Coupling)的功能是在不太重要的位置上 将结构连接起来(相对运动)，并传递荷载。 使用刚性连接时, 在连接位置在某一方向上位移不是连续的(相同)，应 力分布也不是很圆滑 从属节点本应该依靠外部荷载而产生位移, 但因为被设置为从属于 主节点，所以不能产生与相邻节点的正常位移 → 位移不连续 应力的不连续发生在距连接位置单位特性长度(一般为厚度或高度尺 寸)的局部范围内, 该范围内的应力不可信 刚性连接应尽量使用于距重要位置2~3倍长度范围以外 在受扭(Torsion)位置最好不要使用刚性连接。因为刚性连接约束了截面 的翘曲(Warping)，所以会夸大结构的抗扭刚度 → <如> 管型
板单元的特点 (1)
h/L
1/10 ≈
实体单元 厚板 薄板 平面应力
h L
Degeneration
平面应力 σzz = τxz = τyz = 0 薄板 (Kirchhoff Plate) 忽略剪切变形的影响 → 1-D: Euler-Bernoulli Beam 厚板 (Mindlin Plate) 考虑剪切变形的影响 → 1-D: Timoshenko Beam 大部分情况可选用厚板(误差不到 2%), 非常薄的板应使用薄板 → 防止Shear Locking
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单元的形状评价 (1)
形状比-Aspect Ratio (In-plane Offset)
• •
长边与短边距离的比值 评价应力为主时不要超过1/3，评价位移为主目的时不要超过1/5 → 非线性分析时，形状比的作用比非线性分析时更敏感
min(h1 , h 2 ) Λ= max(h1 , h 2 )
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板单元的应力特点
计算板单元的节点应力时，板顶应力与板底应力分别取平均值 相邻板单元的法线方向(z轴)不同时，绕节点平均法计算的节点平均 应力可能会计算有误。
+100
Top Bottom +100 -100 +100 -100 Top Bottom Top Bottom +100 -100
h2 h1
Λ=
3 h2 ⋅ 2 h1
h1
h2
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单元的形状评价 (2)
倾斜角 (In-plane Offset) • 表示单元偏离直角四边形的程度(Angular Deviation)。 • 不要超过45°，四边形单元的所有内角应在45~135° 之间。
α
α
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单元网格的密度 (2)
将当前网格重新细分后，在不同尺寸的单元之间做过渡单元时，将四边 形单元细分为三个单元要比细分为两个单元要好一些。
2-Refinement (使用三角形单元做 连接)
2-Refinement (使用四边形单元做 连接)
3-Refinement (使用四边形单元做 连接)
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单元的形状 (1)
Valence (λ) 评价单元形状最重要的因子 共享同一节点的单元个数 → 各单元平均分割角度为
360
λ
λ=3 (120°)
λ=4 (90°)
λ=5 (72°)
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单元的形状 (2)
以Valence (λ)为标准改善单元网格的方法(Topological Improvement) 将节点的Valence尽量设为4 Valence大于4时，减少连接的单元, 小于4时可增加单元
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动力分析模型
特征值分析(自振周期)时，因为复杂的板单元、实体块单元容易诱发局 部振动模态，所以使用等效的梁单元会效果更好一些。 特征值分析时，越高的模态的误差越大 特征值分析时，适当的网格划分应为相应模态每个周期长度内使用 10~20个节点
该模态形状为两个周期长度， 所以划分为20~40个节点较为合适
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板单元的特点 (2)
In-plane Behavior (Membrane/Stretching)
Plane Stress
Out-of-plane Behavior (Bending)
+
Plate Bending
Tz Rx Ry
(+)
=
Top
Plate
Tz Rx Tx T y Ry
σm+σb σm σm-σb
z x y
Tx
Ty
+
(-) Membrane Stress (σm) Bending Stress (σb)
=
Middle
Bottom
板单元没有面内旋转(In-plane Rotation)自由度-五个自由度/每个节点 由厚度来体现面内和面外的刚度 挠度比板单元厚度薄的时候, 可忽略面内变形
X X
X
z x y
对称面: zx 平面 应约束的自由度: Ty, Rx, Rz
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荷载的处理 (1)
在节点处作用集中荷载时，在节点处容易发生应力奇异(Stress Singularity)现象 → 平面弹性问题、节点支承 集中荷载作用下的应力奇异性随网格密度的增加而增加直至∞。 板单元/实体单元网格中的集中荷载的处理 垂直于面的荷载: 压力荷载 板单元端部的竖向荷载 • 压力荷载中的边压力荷载 • 虚拟梁和梁单元荷载 其他(如: 平面内荷载) 可将相应节点刚性连接后， 在主节点处加集中荷载
λ=3 λ=3 Element Elimination λ=4
λ=5 λ=3 λ=3 Diagonal Swapping
λ=4 λ=4
λ=4
λ=5 λ=3
λ=3 Diagonal Swapping
λ=4 λ=4 λ=4
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单元的形状 (3)
尽量使用尺寸小而规则的(正四边形/正三角形)单元 紧凑且规则 四边形(六面体)单元要比三角形(锥体-四面体)单元要好 三角形单元: 应变为常量, 四角形单元: 应变为线性变化 一般地说，用三角形/四面体/低阶单元计算的位移/应力值要比四角形/ 六面体/高阶单元的结果要小一些(Stiffer Elements). 四边形单元必须为凸(Convex)四边形 单元越凹，刚度越低 使用形状不好的四角形单元不如使用三角形单元 在动力分析/屈曲分析中可能诱发局部模态 除了线性静力分析之外，如果有形状不好的四边形单元，即使全部使 用了四边形单元，也不如使用形状较好的三角形单元和四边形单元的 混合单元。
单元的形状评价 (4)
翘曲-Warpage (Out-of-plane Offset) • 四边形单元的四个节点偏离同一平面的程度(只使用于四边形单元)
• •
尤其要注意在两个曲面相连的位置的四边形单元 翘曲比较明显的四边形单元应使用两个三角形单元来替换
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单元网格的密度 (1)
0
+100 -100 Bottom Top
几何形状、刚度(材料/厚度)以及荷载有变化的位置、应力集中位置应细 分网格。 相邻单元的尺寸不要相差过大 要正确模拟模型的几何形状(曲率等)。 边界之间最好要不少于两个单元 分析后检查下列各项，误差较大的位置要细分 • 单元应力的连续性 比较相邻单元的应力值的差值 • 应力偏差(Stress Deviation) 节点上的单元节点应力和节点平均应力的差值的较大值 当以上差值与其中的最大应力的比值较大时，需要将该位置重新细 分