gen做弹塑性分析

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静力弹塑性分析(Pushover分析)两种方法剖析

静力弹塑性分析(Pushover 分析)■ 简介Pushover 分析是考虑构件的材料非线性特点，分析构件进入弹塑性状态直至到达极限状态时结构响应的方法。

Pushover 分析是最近在地震研究及耐震设计中经常采用的基于性能的耐震设计(Performance-Based Seismic Design, PBSD)方法中最具代表性的分析方法。

所谓基于性能的耐震设计就是由用户及设计人员设定结构的目标性能(target performance)，并使结构设计能满足该目标性能的方法。

Pushover 分析前要经过一般设计方法先进行耐震设计使结构满足小震不坏、中震可修的规X 要求，然后再通过pushover 分析评价结构在大震作用下是否能满足预先设定的目标性能。

计算等效地震静力荷载一般采用如图2.24所示的方法。

该方法是通过反应修正系数(R)将设计荷载降低并使结构能承受该荷载的方法。

在这里使用反应修正系数的原因是为了考虑结构进入弹塑性阶段时吸收地震能量的能力，即考虑结构具有的延性使结构超过弹性极限后还可以承受较大的塑性变形，所以设计时的地震作用就可以比对应的弹性结构折减很多，设计将会更经济。

目前我国的抗震规X 中的反应谱分析方法中的小震影响系数曲线就是反应了这种设计思想。

这样的设计方法可以说是基于荷载的设计(force-based design)方法。

一般来说结构刚度越大采用的修正系数R 越大，一般在1~10之间。

但是这种基于荷载与抗力的比较进行的设计无法预测结构实际的地震响应，也无法从各构件的抗力推测出整体结构的耐震能力，设计人员在设计完成后对结构的耐震性能的把握也是模糊的。

基于性能的耐震设计中可由开发商或设计人员预先设定目标性能，即在预想的地震作用下事先设定结构的破坏程度或者耗能能力，并使结构设计满足该性能目标。

结构的耗能能力与结构的变形能力相关，所以要预测到结构的变形发展情况。

所以基于性能的耐震设计经常通过评价结构的变形来实现，所以也可称为基于位移的设计(displacement-based design)。

MIDAS-Gen动力弹塑性分析

图27 地面加速度
23

例题动力弹塑性分析

13.运行时程分析
主菜单选择分析>运行分析
14.时程分析结果
1：主菜单选择结果>时程分析结果>位移/速度/加速度: 可以查看在地震波作用下，各个时刻各节点的位移情况荷载工况：SC1 步骤：11.16（可以任选某一时刻）时间函数：Elcent－h 位移：任选一方向位移若选择动画，可以以动画形式显示各时刻各节点的位移情况

4：主菜单选择结果>时程分析结果>非弹性铰状态
时程荷载工况：SC1 步骤：12 （亦可以通过鼠标在地震波图形上点取）时间函数：Elcent_h 结果类型：铰状态成分： Ry
图33 非弹性铰状态
图34 非弹性铰图形显示
27Βιβλιοθήκη 注：滞回模型说明请参照帮助文件
图22 定义梁铰特性值
计算卸载刚度的幂阶，用来调整混凝土开裂后刚度卸载
18

定义柱铰名称：colu，屈服强度（面）计算方法：自动计算，材料类型：钢筋混凝土构件类型：柱，截面名称：2：300×300，特性值：勾选Fx,My，铰数量：5 滞回模型：Clough，特性值：自动计算
图13 分配楼面荷载
6：主菜单选择结果>荷载组合：自定义荷载组合“组合”，荷载工况系数：DL(ST)，1.0；LL(ST)，0.5
图14 自定义荷载组合
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7：主菜单选择荷载>由荷载组合建立荷载工况:
图15 使用荷载工况建立荷载组合
8：主菜单选择视图>激活>全部激活视图>显示: 荷载查看输入的荷载

浅谈静力弹塑性分析(Pushover)的理解与应用

浅谈静力弹塑性分析（Pushover ）的理解与应用摘要：本文首先介绍采用静力弹塑性分析（Pushover ）的主要理论基础和分析方法，以Midas/Gen 程序为例，采用计算实例进行具体说明弹塑性分析的步骤和过程，表明Pushover 是罕遇地震作用下结构分析的有效方法。

关键词：静力弹塑性 Pushover Midas/Gen 能力谱需求谱性能点一、基本理论静力弹塑性分析方法，也称Pushover 分析法，是基于性能评估现有结构和设计新结构的一种静力分析方法，在一定精度范围内对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析。

简要地说，在结构计算模型上施加按某种规则分布的水平侧向力或侧向位移，单调加荷载（或位移）并逐级加大；一旦有构件开裂（或屈服）即修改其刚度（或使其退出工作），进而修改结构总刚度矩阵，进行下一步计算，依次循环直到控制点达到目标位移或建筑物倾覆为止，得到结构能力曲线，之后对照确定条件下的需求谱，并判断是否出现性能点，从而评价结构是否能满足目标性能要求。

Pushover 分析的基本要素是能力谱曲线和需求谱曲线，将两条曲线放在同一张图上，得出交会点的位移值，同位移容许值比较，检验是否满足特定地震作用下的弹塑性变形要求。

能力谱曲线由能力曲线（基底剪力-顶点位移曲线）转化而来（图1）。

与地震作用相应的结构基底剪力与结构加速度为正相关关系，顶点位移与谱位移为正相关关系，两种曲线形状一致。

其对应关系为：1/αG V S a =roofroof d X S ,11γ∆=，图1 基底剪力-顶点位移曲线转换为能力谱曲线其中1α、1γ、roof X ,1分别为第一阵型的质量系数，参与系数、顶点位移。

该曲线与主要建筑材料的本构关系曲线具有相似性，其实其物理意义亦有对应，在初始阶段作用力与变形为线性关系，随着作用力的增大，逐渐进入弹塑性阶段，变形显著增长，不论对于构件，还是结构整体，都是这个规律。

需求谱曲线由标准的加速度响应谱曲线转化而来。

MIDAS-PUSHOVER分析方法

性能点处基底剪力、控制点的位移。可与小震下基底剪力及控制点位移比较，判断大震pushover分析结果的合理性。一般为3～4倍。
修改图形显示状况
与建筑物新旧相关
性能点状况下的结构等效周期与等效阻尼
Copyright ⓒ2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd.
转换为加速度-位移关系能力谱曲线
3、pushover分析原理
需求谱曲线：地震作用的响应谱转换为用ADRS(Acceleration-Displacement Response Spectrum)方式表现的需求谱(demand spectrum)。
Sa Sa
transform
Tn
Response Spectrum Demand Spectrum
CS
40.00
0.92 0.94
20.00
0.0 Cs 1.0
静力弹塑性分析方法-Gen 730版
北京迈达斯技术有限公司
ⓒ2000-2007MIDAS Information Technology Co., Ltd. Copyright ⓒ2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.
内容目录
• 1 大震分析程序简介 • 2、MIDAS/Gen适用范围 • 3、 pushover分析原理 • 4、操作流程详解 • 5、常见问题与解答
roof
F
Capacity Curve
Capacity Spectrum
Vbase
Pushover Analysis
Sa
transform
Vbase
roof

Gen做弹塑性分析

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三折线
北京迈达斯技术有限公司
技术讲座
建筑结构通用分析及设计软件
静力弹塑性-分配塑性铰特性

选择要赋予塑性铰特性的单元；
选择单元类型；
选择铰特性值类型；点击“适用”进行分配；
•
选择单元时可结合“按方向选择过滤”
与单元类型进行；
•
出于建模考虑而建的虚梁可不分配；
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M≤Mcr: 三种铰刚度值相同； Mcr<M ≤ Mu: 三折线铰的刚度最低,FEMA 铰与双折线相同； M>Mu: K双折线>K三折线>KFEMA ;
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技术讲座
建筑结构通用分析及设计软件
静力弹塑性-查看结果
性能点处：基底剪力，最大位移；谱加速度，谱位移；有效周期，等效阻尼；
线性：弹性时程分析；非线性：动力弹塑性分析；
分析方法；
时间控制选项；初始荷载；
可选ST；CS；TH
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技术讲座
建筑结构通用分析及设计软件
动力弹塑性
分析方法-Newmark法（1959）
动力学方程式：数值计算方法：
t t
M U C U KU P
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5
技术讲座
建筑结构通用分析及设计软件
静力弹塑性-Pushover主控数据
定义初始荷载

定义结构的初始内力状态；
复杂结构应进行施工模拟分析，应以施工全过程完成后的内力为初始状态；（高规3.11.4）

一般：DL+0.5LL； FEMA: DL+0.25LL；对于柱铰（P-M-M相关）初始荷载引起的轴力会影响构件的塑性铰特性值；

MIDAS-Gen动力弹塑性分析

¾ 地震波： El Centro
¾ 分析时间： 12 秒
图1. 分析模型
3

例题动力弹塑性分析

2.设定操作环境及定义材料和截面
在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面
主菜单选择文件>新项目主菜单选择文件>保存: 输入文件名并保存主菜单选择工具>单位体系: 长度 m, 力 kN本例题介绍使用MIDAS/Gen 的动力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。例题模型为二
层钢筋混凝土框架结构。(该例题数据仅供参考)
基本数据如下：
¾ 轴网尺寸：见平面图
¾ 柱:
300x300
¾ 主梁： 200x300
¾ 混凝土： C30
¾ 层高：一~二层：3.0m
图30 节点位移时程图表
25

例题动力弹塑性分析

3：主菜单选择结果>时程分析结果>时程分析图形: 层数据图形，以图形方式查看各层在地震波作用下各时刻所分担的地震剪力方向：X轴方向（Y轴方向）层：2层时程工况：SC1
图31 定义层剪力时程函数
图32 层剪力时程图表
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图13 分配楼面荷载
6：主菜单选择结果>荷载组合：自定义荷载组合“组合”，荷载工况系数：DL(ST)，1.0；LL(ST)，0.5
图14 自定义荷载组合
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7：主菜单选择荷载>由荷载组合建立荷载工况:
图15 使用荷载工况建立荷载组合
8：主菜单选择视图>激活>全部激活视图>显示: 荷载查看输入的荷载
图12 按层激活
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Gen非线性分析

的结果
3、荷载和位移控制法：（弧长法）
几何非线性—分析收敛判断
位移范数小于此值，收敛
几何非线性—影响收敛的因素
步骤数量多易收敛迭代次数多易收敛
值大容易收敛
1 2
3
几何非线性—P-∆分析
P-∆分析：(重力二阶效应)
考虑重力荷载在水平作用位移上引起的附加的内力和变形。（小变形问题，荷载变化影响结构的刚度，压力：几何刚度减小，拉力：几何刚度增大）
（1）无应力索长（2）初拉力（3）水平力特点： • 仅用于几何非线性分析； • 对所有的荷载工况结果都有影响； • 迭代计算时，第一步即产生初始刚度，该
拉力对其他构件也有影响 • 张拉后，索中拉力不是定义时添加的初拉
力
几何非线性—非线性单元索单元索单元施加预应力的方法：
2、初拉力荷载
特点： • 用于线性分析和非线性分析 • 需定义荷载工况，对其他荷载工况不起作用 • 为外荷载，需设定荷载工况，对其它构件有影响 • 施工阶段分析时，可采用该方法对索分批张拉
变形前
变形后
My = Vy - Px 弯矩图
不考虑P-Delta效果的情况
考考虑虑PP的的--DD情情eell况况ttaa效效果果
几何非线性—非线性单元索单元索：
• 通过轴向的拉伸来抵抗外荷载作用； • 一般采用高强钢丝，如钢丝束，钢绞线，钢丝绳等； • 仅在受拉情况下工作；受压状态下即退出工作；
阻尼系数按厂家提供的单位输入时，参考速度输入1.0
-弹簧器刚度kb：与阻尼器串联的弹簧刚度没有时不用输入
边界非线性常见的非线性连接—滞后系统
几何非线性—非线性单元索单元索单元施加预应力的方法：
4、初始单元内力

弹塑性分析

弹塑性分析什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下，材料产生永久变形的材料特性，对大多的工程材料来说当其应力低于比例极限时，应力一应变关系是线性的。

另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。

由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们相同。

在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。

塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。

路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。

路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解一内部的应力，应变分布一存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。

率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。

大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率范围，两者的应力一应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。

工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力一应变曲线形式给出。

材料数据可能是工程应力（）与工程应变（），也可能是真实应力（P/A）与真实应变（）。

大应变的塑性分析一般采用真实的应力，应变数据而小应变分析一般采用工程的应力、应变数据。

什么时候激活塑性：当材料中的应力超过屈服点时，塑性被激活（也就是说，有塑性应变发生）。

而屈服应力本身可能是下列某个参数的函数。

*温度・应变率*以前的应变历史*侧限压力・其它参数塑性理论介绍在这一章中，我们将依次介绍塑性的三个主要方面：•屈服准则•流动准则*强化准则屈服准则：对单向受拉试件，我们可以通过简单的比较轴向应力与材料的屈服应力来决定是否有塑性变形发生，然而，对于一般的应力状态，是否到达屈服点并不是明显的。

《弹塑性分析》课件

未来研究将更加关注多物理场耦合的弹塑性分析，如结构-流体-热等多物理场的相互作用，需要发展更为复杂和高效的数值方法。
新材料和新工艺的弹塑性分析
随着新材料和新工艺的出现，对新材料和新工艺的弹塑性分析将成为未来的重要研究方向，包括对超弹性、粘弹性、粘塑性等方面的研究。
人工智能在弹塑性分析中的应用
人工智能技术在许多领域都取得了显著的成果，未来可以将人工智能技术应用于弹塑性分析中，如利用机器学习算法进行模型预测和优化等。
03
建立每个单元的平衡方程，通过求解这些方程得到整个系统的
近似解。
弹塑性分析的有限元模型
材料属性
考虑材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等参数。
初始条件
设定模型在分析开始时的状态，如初始应变、初始应力等。
边界条件
根据实际情况设定模型的边界条件，如固定、自由、受压等。
载荷
根据实际情况施加适当的载荷，如集中力、分布力等。
在建立弹塑性本构模型时，还需要考虑材料的硬化或软化行为，以及温度、应变速率等对材料力学行为的影响。
Hale Waihona Puke 03弹塑性分析的有限元方法
有限元方法的基本原理
离散化
01
将连续的物理系统离散成有限个小的单元，每个单元具有特定
的形状和大小。
近似解
02
用数学模型描述每个单元的行为，并使用近似解代替精确解。
平衡方程
弹塑性分析
目录
• 弹塑性分析概述 • 弹塑性本构模型 • 弹塑性分析的有限元方法 • 弹塑性分析的实例 • 弹塑性分析的展望与挑战
01
弹塑性分析概述
弹塑性材料的定义与特性
弹塑性材料
弹性
塑性
弹塑性材料的特性

钢结构设计中的弹塑性分析与实例研究

钢结构设计中的弹塑性分析与实例研究一、弹塑性分析的概念和意义弹塑性是一种理论分析方法，基于材料的力学性质和物理特性，从宏观角度考虑材料的弹塑性行为，在设计结构时应用的强度设计方法。

弹塑性分析可以用于钢结构设计中，主要应用于研究结构的稳定性和承载能力，以及分析结构在承受荷载时的变形和应力分布情况。

在结构设计中，弹性分析只能适用于弹性阶段，无法考虑到结构在超过弹性阶段时的变形和破坏情况。

因此，在遇到变形较大或荷载较大的结构时，弹性分析方法往往不够准确，需要借助弹塑性分析方法。

弹塑性分析方法也可以用于结构安全评估和重构设计中。

二、钢结构设计中的弹塑性分析方法在进行钢结构设计中的弹塑性分析时，需要先确定结构和荷载的边界条件和约束条件，并制定有效的力学模型。

钢结构的强度破坏比较复杂，因此一般采用能量法来进行分析。

能量方法的主要思想是，在结构的弹性和塑性阶段中，通过实现结构内部能量的平衡来分析结构的承载能力。

在进行弹塑性分析时，需要考虑以下因素：1.材料的力学特性，包括弹性模量、屈服强度、极限强度等。

2.材料的应力-应变曲线，以及材料在超过屈服强度时的应力-应变曲线。

3.结构的截面形状和截面面积。

4.材料破坏之前的变形能力和变形特点。

5.荷载在结构上的分布和作用方式，以及荷载的大小。

在进行弹塑性分析时，可以采用平衡法，即根据平衡条件来建立结构的方程，然后逐步增加荷载，计算结构的应力和应变。

如果结构发生变形或产生裂缝，则需要进一步考虑塑性形变的影响，再进行一次力学计算。

重复以上步骤，直到满足结构的强度和稳定性要求为止。

三、钢结构设计中的弹塑性分析实例对于一座高层钢结构建筑，需要进行弹塑性分析来评估其承载能力和稳定性。

该建筑的主体结构部分采用钢筋混凝土框架结构，顶部采用钢桁架悬挑式结构，所使用的钢材为Q345B，其屈服强度为345MPa，极限强度为470MPa。

首先，对建筑主体结构进行弹性分析，并确定其基本弯曲挠度和初始静力系数。

一般力学与力学基础的弹塑性分析方法

一般力学与力学基础的弹塑性分析方法弹塑性分析方法是一般力学和力学基础中重要的研究领域之一。

本文将介绍弹塑性分析方法的基本概念、应用领域以及常用的数学模型和计算方法。

一、弹塑性分析方法的基本概念弹塑性分析方法是一种综合运用弹性力学和塑性力学理论的方法，用于描述材料在外力作用下的弹性变形和塑性变形过程。

在弹塑性分析中，材料会先发生弹性变形，当应力达到一定临界值时，开始发生塑性变形。

弹塑性分析方法可以更准确地预测材料的变形和破坏行为。

二、弹塑性分析方法的应用领域弹塑性分析方法广泛应用于工程结构、土力学、岩石力学等领域。

例如，在工程结构的设计中，使用弹塑性分析方法可以预测结构在外载荷作用下的变形和破坏行为，从而确定结构的合理尺寸和材料强度要求。

在土力学和岩石力学中，弹塑性分析方法可以用于预测土体和岩石的变形和破坏特性，为工程施工和地质灾害的预测提供依据。

三、弹塑性分析的数学模型弹塑性分析方法使用了多种数学模型来描述材料的力学行为。

其中常用的模型包括线性弹性模型、单一参数塑性模型和本构模型等。

1. 线性弹性模型：线性弹性模型假设材料的应力与应变之间呈线性关系，常用于描述小应变范围内的材料行为。

2. 单一参数塑性模型：单一参数塑性模型假设材料的塑性行为由一个参数来描述，常用于描述中等应变范围内的材料行为。

3. 本构模型：本构模型是更为复杂的数学模型，可用于描述广泛的材料行为。

常见的本构模型包括弹塑性本构模型、弹塑性本构模型、弹粘塑性本构模型等。

四、弹塑性分析的计算方法弹塑性分析方法使用了多种计算方法来求解材料的变形和应力分布。

其中常用的计算方法包括有限元法、边界元法和等。

这些方法可以将实际结构离散成有限个子区域，通过求解子区域的变形和应力，得到整个结构的变形和应力分布。

这些计算方法具有高精度和较强的通用性，广泛应用于工程和科学研究领域。

综上所述，弹塑性分析方法是一般力学和力学基础中重要的研究领域，用于描述材料在外力作用下的弹性变形和塑性变形过程。

Pushover分析原理与MIDAS_GEN计算实例

Pushover分析原理与MIDAS_GEN计算实例科技论坛Pushover 分析原理与MIDAS/GEN 计算实例崔延卫李建新(河南省建筑设计研究院有限公司，河南郑州450014)作为结构抗震性能分析的重要方法之一，Pushover 分析将非线性静力计算结果与弹性反应谱紧密结合起来，用静力分析的方法预测结构在地震作用下的动力反应和抗震性能，在基于性能的抗震设计中得到了广泛的应用。

1Pushover 分析方法的基本原理Pushover 方法是近年来国内外应用较为广泛的一种地震反应静力弹塑性分析方法，利用静力弹塑性分析(Pushover Analysis)进行结构分析的优点在于:既能对结构在多遇地震下的弹性设计进行校核,也能够确定结构在罕遇地震下潜在的破坏机制,找到最先破坏的薄弱环节,从而使设计者仅对局部薄弱环节进行修复和加强,不改变整体结构的性能,就能使整体结构达到预定的使用功能。

对多遇地震的计算,可以与弹性分析的结果进行验证,看总侧移和层间位移角、各杆件是否满足弹性极限要求,各杆件是否处于弹性状态;对罕遇地震的计算,可以检验总侧移和层间位移角、各个杆件是否超过弹塑性极限状态,是否满足大震不倒的要求。

Pushover 方法没有严密的理论基础,它是基于以下两个假设[1]:a.假定结构的地震反应与某一等效的单自由度体系相关,这就意味着结构的地震反应仅由第一振型控制;b.在整个地震反应过程中，结构的形状向量保持不变。

显然,以上两个假设都不尽完善,侧向荷载的分布形式只与结构的基本自振周期和振型有关,没有考虑到结构高阶振型的影响;振型向量一般只凭经验假定,现阶段没有具体可行的办法,而振型向量选取的正确与否对结构特征参数的确定有较大的影响。

但经过大量的实验研究表明,对于地震反应由第一振型控制的多自由度结构,Pushover 方法可以很准确地预测结构的最大地震反应。

2Pushover 分析方法的实施步骤M IDAS/GEN 程序提供的静力弹塑性分析方法,基于两本手册[2]:美国技术应用委员会的《混凝土建筑抗震评估和修复》(ATC-40)和美国联邦紧急管理厅的《房屋抗震加固指南》(FEM A273/274)，其中混凝土塑性铰特性和性能指标来自于ATC-40,而静力弹塑性分析的具体方法则采用了ATC-40的能力谱法。

结构静力弹塑性分析的原理和计算实例

结构静力弹塑性分析的原理和计算实例一、本文概述结构静力弹塑性分析是一种重要的工程分析方法，用于评估结构在静力作用下的弹塑性行为。

该方法结合了弹性力学、塑性力学和有限元分析技术，能够有效地预测结构在静力加载过程中的变形、应力分布以及破坏模式。

本文将对结构静力弹塑性分析的基本原理进行详细介绍，并通过计算实例来展示其在实际工程中的应用。

通过本文的阅读，读者可以深入了解结构静力弹塑性分析的基本概念、分析流程和方法，掌握其在工程实践中的应用技巧，为解决实际工程问题提供有力支持。

二、弹塑性理论基础弹塑性分析是结构力学的一个重要分支，它主要关注材料在受力过程中同时发生弹性变形和塑性变形的情况。

在弹塑性分析中，材料的应力-应变关系不再是线性的，而是呈现出非线性特性。

当材料受到的应力超过其弹性极限时，材料将发生塑性变形，这种变形在卸载后不能完全恢复，从而导致结构的永久变形。

弹塑性分析的理论基础主要包括塑性力学、塑性理论和弹塑性本构关系。

塑性力学主要研究塑性变形的产生、发展和终止的规律，它涉及到塑性流动、塑性硬化和塑性屈服等概念。

塑性理论则通过引入屈服函数、硬化法则和流动法则等，描述了材料在塑性变形过程中的应力-应变关系。

弹塑性本构关系则综合考虑了材料的弹性和塑性变形行为，建立了应力、应变和应变率之间的关系。

在结构静力弹塑性分析中，通常需要先确定材料的弹塑性本构模型，然后结合结构的边界条件和受力情况，建立结构的弹塑性平衡方程。

通过求解这个平衡方程，可以得到结构在静力作用下的弹塑性变形和应力分布。

弹塑性分析在结构工程中有着广泛的应用，特别是在评估结构的承载能力、变形性能和抗震性能等方面。

通过弹塑性分析，可以更加准确地预测结构在极端荷载作用下的响应，为结构设计和加固提供科学依据。

以上即为弹塑性理论基础的主要内容，它为我们提供了分析结构在弹塑性阶段行为的理论框架和工具。

在接下来的计算实例中，我们将具体展示如何应用这些理论和方法进行结构静力弹塑性分析。

Midas-Gen在减震结构动力弹塑性分析的应用

Midas-Gen在减震结构动力弹塑性分析的应用【摘要】随着我国抗震设计的发展，消能减震在结构中的应用也已经非常普遍。

其中，屈曲约束支撑的应用是最为普遍的，因规范规定，消能减震结构均应做弹塑性分析计算，但由于消能减震应用往往伴随减震设备的销售，并且在方案阶段就要提供弹塑性分析报告，如果都用ABAQUS分析，时效性太慢，MIDAS-GEN有屈曲约束支撑单元，有超高的时效性，因此在减震结构动力弹塑性分析中应用广泛。

【关键词】迈达斯；动力弹塑性；屈曲约束支撑【中图分类号】TU74 【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）24-0056-021.引言近几年，随着我过超高层、减隔震的大力发展，动力弹塑性分析的需求日益增加，但是ABAQUS这种大型有限元分析软件的运算效率已经无法满足当今时代日益增长的弹塑性分析需求，因此MIDAS-GEN、SAUSAGE、YJK-EP这些弹塑性分析软件的不断升级、不断改进已经在中大型项目或者减隔震项目中广泛应用。

本文主要介绍MIDAS-GEN在含屈曲约束支撑的结构中动力弹塑性分析应用步骤。

2.弹塑性分析详细步骤2.1 结构模型的转换和对比将用于小震设计的PKPM模型或者YJK模型通过YJK转换接口导入到MIDAS-GEN中，然后进行模型准确性校核，通过反应谱分析校核六要素：前三阶周期及对应振型、振型质量参与系数、总质量、基底剪力与层间位移角。

这里需要特别注意，要特别留意转换过后要注意校核程序的地震输入信息、嵌固端信息、节点束缚信息是否吻合，以免出错。

对于转换过来的MIDAS-GEN模型有几点要特别注意：（1）要自动生成墙号后需要按同一位置修改墙号；（2）要注意质量源不要重复定义；（3）要注意层信息中刚性楼板不能重复定义。

2.2 屈曲约束支撑单元的模拟在进行模型对比之前，需要进行两次对比，第一，是从PKPM采用等效线性单元模拟刚度的模型导入到MIDAS中进行一次对比，准确无误后，建立边界非线性单元在弹性计算时刚度和PKPM等效线性单元（一般用实心方钢截面）等效，再进行一次模型可靠性对比，最后的模型可靠性对比取PKPM等效线性单元与MIDAS中采用非线性滞后系统单元的模型进行对比。

弹塑性问题有限元分析概述

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弹塑性问题的有限元分析
专硕-
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材料的弹塑性行为实验材料塑性行为的屈服准则材料塑性行为的流动法则材料塑性行为的强化准则材料塑性行为的模型
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研究弹塑性问题的关键在于物理方程的处理。下面主要讨论小变形情形下的弹塑性问题。 1、材料的弹塑性行为实验
典型的材料性能实验曲线是通过标准试样的单向拉伸与压缩获得的，如下图所示
8 yd
其中 yd 为临界屈服剪应力，将由实验来确定，一般通过单拉实验获得，由于单拉实验获得的是临界屈服拉应力 yd ，所以通过以下关系来换算：如果定义等效应力为 2 yd 3 yd eq yd 3 2 1 ( xx yy ) 2 ( yy zz ) 2 ( zz xx ) 2 6( 2 xy 2 yz 2 xz ) 2 则初始屈服条件可以写成 eq yd
2 2 n p 2 n 2 12 n x 2 2 n y 3 2 n z n （3 ）
由于
n p1nx p2 n y p3 nz 1n 2 x 2 n 2 y 3 n 2 （） z 4
由 I 2 1 2 2 3 3 1 ( 2) I 3 1 2 3
基于主应力空间，由等倾面组成的八面体的平面上的正应力和剪应力具有一些特殊的性质。设某一点的应力状态为 ij ，其中三个主应力为 1、 2、 3 ，并且 1＞ 2＞ 3 如果坐标轴与主方向重合，则应力不变量如式（2）设该点有一斜面的应力矢量为p，它与 ij 保持平衡，该斜面的法线n的方向余弦为 nx、ny、nz ，由合力平衡可以得到p在坐标轴方向的三个投影分别为p1 1nx , p2 2ny , p3 3nz ，于是该面上的与p等价的正应力 n 和剪应力 n 的关系为：

基于MIDAS／GEN某高层酒店静力弹塑性分析

活建筑数量不多，面积不大，使用上又无明显的矛盾，应应的反映。 ●
考虑合并建造，避免因建筑分散、零乱、占地多而不经
济。【参考文献】
人学硕士学位论文，２００９．
１］余建锋．南方轻工业厂区设计若Ｔ问题探索［Ｄ］．华南理工工业建筑群体组合，除了在满足生产工艺要求下，［
步将结构推至一个给定的目标位移来研究分析结构的线性性能，从而判断结构及构件源自的变形、受力是否满足
设计要求。其计算过程如下叫：
同的抗震设防标准，使设计的建筑在未来地震中具备预期的功能。本文采用ＭＩＤＡＳ／ＧＥＮ对一栋ｌ６层框架剪力墙结构酒店进行静力弹塑性分析和抗震性能评价，从层
问位移角、塑性铰分布及变形等方面对结构进行了综合的量化评价，揭示出结构在罕遇地震作用下的薄弱环节，实现了基于性能的抗震设计。
（１）准备结构数据。包括建立结构模型，构件的物理常数和恢复力模型等；
（２）计算结构在竖向荷载作用下的内力（将其与水平
力作用下的内力叠加，作为某一级水平力作用下构件的内力，以判断构件是否开裂或屈服）；（３）在结构每一层的质心处，施加沿高度分布的某种

弹塑性运动图案分析及其特征提取方法

弹塑性运动图案分析及其特征提取方法弹塑性运动图案是指在弹塑性材料中发生的不可逆形变现象的分布情况。

对于这样的运动图案，了解其特征和提取相关信息是理解材料性能和行为的重要途径。

本文将介绍弹塑性运动图案的分析方法以及特征提取方法。

首先，理解弹塑性运动图案的意义对于研究和应用弹塑性材料是至关重要的。

弹性材料在承受外力作用下发生可逆形变，而塑性材料则发生不可逆形变。

在实际应用中，往往存在着弹塑性行为，即材料既有弹性又有塑性。

在应力集中区域，塑性变形会发生并扩展，形成复杂的运动图案。

通过对这些图案的分析，可以了解材料的强度、塑性耐久性和疲劳特性等重要参数。

在分析弹塑性运动图案时，常用的方法之一是使用光学显微镜技术。

通过对弹塑性材料进行切割和抛光处理，可以观察到材料表面的运动图案，并利用光学显微镜进行图像采集。

然后，利用图像处理技术对图像进行分析和处理。

这些技术包括边缘检测、形状分析、纹理分析等等。

边缘检测可以用于获取图案的基本形状，形状分析可以用于测量图案的形状参数，纹理分析可以用于表征图案的纹理特征。

此外，还有其他一些高级图像分析方法可用于弹塑性运动图案的分析。

例如，应用深度学习方法，可以训练神经网络识别和分类弹塑性运动图案。

通过对大量图像的学习，神经网络可以学到图案的特定模式和特征。

这种方法可以用于对图案的自动识别和分类，从而提高分析效率和准确性。

特征提取方法是分析弹塑性运动图案的关键步骤。

通过提取图案的特征，可以量化材料的形变和变形程度，进一步了解材料的性能和行为。

常用的特征提取方法包括形状特征、纹理特征和频谱特征等。

形状特征是描述图案外形和形状的参数。

常用的形状特征包括面积、周长、凸度、矩等。

这些特征可以反映图案的整体形状和曲率信息。

纹理特征是用于表征图案的局部细节和纹理信息。

常用的纹理特征包括灰度共生矩阵、小波变换、局部二值模式等。

这些特征可以反映图案的纹理复杂度和细节信息。

频谱特征可以应用于图像的频域分析。

midas-gen钢筋混凝土结构静力弹塑性推覆分析解读PPT课件

MIDAS/Gen 培训资料
静力弹塑性分析
分析目的
---曲线的性能控制点 ---层间剪力 ---大震作用下的弹塑性层间位移角 ---出铰状态
操作步骤
---静力分析后进行配筋设计，并更新配筋 ---定义铰特性值，并分配铰 ---定义静力弹塑性分析控制 ---定义静力弹塑性分析工况 ---查看静力弹塑性分析结果
最大迭代/增幅步骤数：
在每次荷载增幅中输入最大迭代次数，以此为满足结构的平衡条件而进行重复的分析。
收敛标准：
指定一个容许极限收敛值。如果累加误差在这个收敛值范围内，则迭代及相应的分析步骤在达到设定的最大值前将停止迭代且继续进行随后的分析步骤。
4、定义铰特性值
定义梁铰为弯矩－Y，Z（弯矩铰）；柱铰为P－My－Mz（轴力弯矩铰）；墙铰为P－My－Mz（轴力弯矩铰）；相关有限元理论可参考MIDAS技术手册2关于“静力弹塑性分析”内容
演讲人：XXXXXX 时间：XX年XX月XX日
5、分配铰
在模型窗口选择墙（将亮显），再点 “适用”，从而将定义的墙铰分配给墙，梁与柱按各自铰类型分配
6、运行静力弹塑性分析
7、查看静力弹塑性分析结果
7、1 查找性能控制点
7、查看静力弹塑性分析结果
7、1 查找性能控制点
性能控制点
性能控制点所对应的结构相关结果
7、2 Pushover图形－层剪力
相关有限元理论可参考midas技术手册2关于静力弹塑性分析内容55分配铰分配铰在模型窗口选适用从而将定义的墙铰分配给墙梁与柱按各自铰类型分配66运行静力弹塑性分析运行静力弹塑性分析77查看静力弹塑性分析结果查看静力弹塑性分析结果771查找性能控制点查找性能控制点77查看静力弹塑性分析结果查看静力弹塑性分析结果771查找性能控制点查找性能控制点性能控制点性能控制点所对应的结构相关结果772pushoverpushover图形层剪力图形层剪力773pushoverpushover图形层间位移角图形层间位移角最大弹塑性层间位移角判断是否满足建筑抗震设计规范555条或高规465条要求774铰状态表格统计铰状态表格统计根据出铰情况判断结构的抗震性能根据出铰情况判断结构的抗震性能最大弹塑性层间位移角判断是否满足建筑抗震设计规范555条或高规465条要求775塑性铰状态过程显示塑性铰状态过程显示

MIDASGen软件常见问题与解答2

MIDASGen软件常见问题与解答2问：转换梁上支撑两道剪力墙怎么建模？答：可以在转换梁两侧设两个结点，在结点上再建立两道剪力墙，同时将此两节点与对应的转换梁节点采用刚性连接（刚臂）。

问：一个柱子上设置两道平行的框架梁怎么建模？答：可以将一根梁设置在柱节点上，然后再设置一新节点，利用刚性连接功能，将此节点与柱节点做刚性连接，再在此节点上建立另外一个框架梁。

问：跨层转换梁的建模问题，即一根转换梁连接上下层楼板？答：可将转换梁用板单元来建模即可。

问：对于有斜柱的结构个别层的层间位移没有输出的原因？答：原因可能由于本层的节点与下一层没有对应的节点，一般是指同一杆件的上、下节点。

问：转换层结构分析建模时，需要注意那些问题？答：需要注意：1、需将转换层的楼板刚性假定解除，否则转换梁分析完不会出现轴力，无法按偏心受拉构件进行配进设计。

2、转换梁上部的墙单元或板单元需要细分，且转换梁也需要细分，满足位移协调条件。

问：MIDAS/Gen能否计算箱基？答：使用MIDAS/Gen计算箱基的步骤如下：1、用板单元建立侧墙和底板、顶板，用梁单元模拟梁、柱。

2、将土压力、核爆等荷载按压力荷载或流体压力荷载输入。

3、如果考虑为弹性地基板，可在底板处加单向受压弹簧。

4、分析后，使用“结果/局部方向内力的合力”功能或查看板单元内力时候使用“剖断面”功能，求出板单元的内力。

问：PKPM中刚性板及弹性楼板在MIDAS/Gen中如何实现？答：一、PKPM中的“刚性楼板”即楼板面内无限刚，面外刚度为零。

MIDAS/Gen中只需在定义层数据时选择考虑刚性板即可。

二、PKPM中的“弹性板6”即采用壳元真实计算楼板平面内和平面外的刚度。

MIDAS/Gen中用板单元建立楼板，在定义板厚时真实输入板的面内和面外厚度。

注意在定义层数据时应该选择不考虑刚性板。

三、PKPM中的“弹性板3”即假定楼板平面内无限刚，楼板平面外刚度是真实的。

MIDAS/Gen中用板单元建立楼板，在定义板厚时，输入平面内厚度为0，平面外厚度为楼板真实厚度。