Midas-02桁架分析(结构力学)
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第2章桁架分析
概述
通过下面的例题，比较内部1次超静定桁架和内、外部1次超静定桁架两种结构在制作误差产生的荷载和集中力作用时结构的效应。
内部1次超静
制作误差5mm
内、外部1次超静
制作误差5mm
图 2.1 分析模型
➢材料
钢材类型: Grade3
➢截面
数据: 箱形截面300×300×12 mm
➢荷载
1. 节点集中荷载: 50 tonf
2. 制作误差: 5 mm →预张力荷载(141.75 tonf)
P = Kδ = EA/L x δ = 2.1 x 107 x 0.0135 / 10 x 0.005 = 141tonf
设定基本环境
打开新文件以‘桁架分析.mgb’为名存档。设定长度单位为‘m’, 力单位为‘tonf’。
文件/ 新文件
文件/ 保存( 桁架分析)
工具/ 单位体系
长度> m; 力> tonf
图 2.2 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
构成桁架结构的材料选择Grade3（中国标准），截面以用户定义的方式输入。
模型/ 特性/ 材料
设计类型> 钢材
规范> GB(S); 数据库> Grade3↵
模型/ 特性/ 截面
数据库/用户
截面号( 1 ); 形状> 箱形截面;
名称(300x300x12 ); 用户（如图2.4输入数据）↵
图2.3 定义材料图 2.4 定义截面
建立节点和单元
首先建立形成下弦构件的节点。
正面捕捉点(关) 捕捉轴线(关)
捕捉节点(开) 捕捉单元(开) 自动对齐(开)
模型/ 节点/ 建立节点
坐标系(x , y, z ) ( 0, 0, 0 )
图 2.5 建立节点
用扩展单元功能建立桁架下弦。
单元类型为桁架单元。
模型/ 单元/ 扩展单元
全选
扩展类型> 节点→线单元
单元属性> 单元类型> 桁架单元
材料>1: Grade3; 截面>1: 300x300x12; Beta 角( 0 )
一般类型> 复制和移动; 复制和移动> 等距离
dx, dy, dz ( 6, 0, 0 ); 复制次数( 3 )
图 2.6 建立下弦
X Z
参考在线用户手册的“单元类型”的“框架单元”部分
复制下弦建立桁架上弦。
模型/ 单元/ 复制和移动单元
单元号(开)
单选(单元: 2 )
形式> 复制; 移动和复制> 等距离
dx, dy, dz ( 0, 0, 8 ); 复制次数( 1 )
图 2.7 建立上弦
输入倾斜杆和竖向杆件。
模型/ 单元/ 建立单元
单元号(关), 节点号(开)
单元类型>桁架单元
材料>1: Grade3; 截面>1: 300x300x12
交叉分割> 单元(关)
节点连接(1, 5) (5, 2) (2, 6) (5, 3) (6, 3) (6, 4)
图 2.8 输入斜杆以及竖向杆件
输入边界条件
3维空间里节点有6个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。但结构类型为X-
Z平面，所以只剩3个自由度(Dx, Dz, Ry)。铰支座约束自由度Dx, Dz,
滚动支座约束自由度Dz。
模型
/ 边界条件/ 一般支承
单选( 节点: 1 )
选择> 添加; 支承条件类型> Dx, Dz (开) ↵单选( 节点: 4 ) ;支承条件类型> Dz (开) ↵
图 2.9 输入支撑条件
关于支座条件的详细事项参照在线帮助手册的“自由度约束条件”部分
输入荷载
定义荷载工况
荷载/ 静力荷载工况
名称( 节点荷载) ; 类型> 用户定义的荷载（USER）
名称( 制作误差) ; 类型> 用户定义的荷载（USER）
图 2.10 输入荷载工况
输入节点荷载
在节点2输入集中荷载50 tonf。
荷载/ 节点荷载s
单选( 节点: 2 )
荷载工况名称> 节点荷载; 选择> 添加
节点荷载> FZ ( -50 )
图 2.11 输入节点荷载
输入制作误差
长度小了 5 mm 的构件在实际施工时会产生拉力。为了把这个反映在模型当中,把制作误差换算为初拉力荷载输入到对应的杆件中。
P = Kδ= EA/L x δ= (2.1 x 107 x 0.0135 / 10) x 0.005 = 141.75 tonf
荷载/预应力荷载/初拉力荷载
单选(单元: 8 )
荷载工况名称> 制作误差
选择> 添加; 初拉力荷载( 141.75 )↵
8
图 2.12 输入初拉力荷载
复制单元
复制模型1来建立模型 2. 为了同时复制输入在模型1的节点荷载、初拉力荷载和边界条件，利用复制节点属性和复制单元属性功能来完成。
模型/ 单元/ 复制和移动单元
全选
形式> 复制; 复制和移动> 等距离
dx, dy, dz ( 0, 0, -14 ); 复制次数( 1 )
复制节点属性(开),复制单元属性(开)
模型1
模型2
图 2.13 复制单元