midas梁单元复习、板单元复习及实体单元复习悬臂梁模型的建立及结构解析总结计划要点总结计划

梁单元、板单元及实体单元悬臂梁北京迈达斯技术有限企业
目录
简要 (1)
设定操作环境 (1)
输入资料和截面数据 (2)
定义资料. (2)
定义截面. (2)
定义厚度. (2)
成立悬臂梁模型 (3)
输入梁单元. (3)
输入板单元. (4)
输入实体单元...................... . 5
改正单元坐标系.................... . 6
切割单元. (7)
输入界限条件 (8)
输入荷载 (9)
运转构造剖析 (12)
查察剖析结果 (13)
查察反力. (13)
查察变形和位移.................... .14
查察内力. (15)
查察应力. (19)
简要
本例题介绍使用梁单元、板单元、实体单元来成立悬臂梁，并查察各样单元剖析结果的方法。

模型如图1所示，截面为长方形x1m) ，长20m。

固定端
梁单元
长:20m 板单
元
资料:C30
1m 实体单元
图1. 悬臂梁模型
设定操作环境
翻开新项目( 新项目)，保留( 保留)为‘Cantilever.mcb’。

文件/ 新项目
文件/ 保留(悬臂梁)
单位系统做以下设置。

工具/ 单位系统
长度>m; 力>tonf
2-1
输入资料和截面数据
定义资料
模型/资料和截面特征/资料
种类>混凝土;规范>GB-Civil(RC);数据库>30
关于面内厚度和面
外厚度的说明请参照在线帮助手册。

定义截面
使用UserType，输入实腹长方形截面×1m)。

模型/资料和截面特征/截面
数据库/用户
名称>SR;截面种类>实腹长方形截面
用户;H(0.4);B(1)
定义厚度
模型/资料和截面特征/厚度
数值
厚度号(1);面内和面外()
图2.定义资料图3.定义截面图4.定义厚度
2-2
成立悬臂梁模型
输入梁单元
使用扩展功能成立梁单元。

标准视图,自动对齐(开),单元号(开)
模型/节点/成立
坐标(0,0,0)
模型/单元/扩展单元
全选
扩展种类>节点线单元
单元属性>单元种类>梁
资料>1:30;截面>1:SR;BetaAngle(0)
生成形式>复制和挪动;
复制和挪动>等间距
dx,dy,dz(20,0,0);复制次数(1)
图5.输入梁单元
2-3
选择删除的话，复
制的梁单元被扩展后会自动被删除。

选择挪动的话，该梁单元会挪动到生成的板单元的尾端。

输入板单元
第一将梁单元复制到板单元的输入地点后，经过扩展功能将梁单元扩展成板单元。

模型/单元/复制和挪动
选择最新成立的个体
形式>复制
挪动和复制>等间距;dx,dy,dz(0,0.5,-2)
复制次数(1)
模型/单元/扩展单元
选择最新成立的个体
扩展种类>线单元平面单元
目标>挪动(on)
单元属性>单元种类>板单元
资料>1:30;厚度>1:
生成形式>复制和挪动
复制和挪动>等间距
dx,dy,dz(0,-1,0);复制次数(1)
图6.利用复制的梁单元成立板单元
2-4
输入实体单元
使用相同的方法，将板单元复制到实体单元的输入地点后，经过扩
展功能将板单元扩展成实体单元。

模型/单元/复制和挪动
选择最新成立的个体
模型>复制
复制和挪动 >等间距;dx,dy,dz(0,0,)
复制次数(1)
模型/单元/扩展单元
选择近来成立的个体
扩展种类>平面单元实体单元
目标>挪动(on)
单元属性>单元种类>实体
资料>1:30
生成种类>复制和挪动
复制和挪动>等间距
dx,dy,dz(0,0,);复制次数(1)
图7.输入实体单元模型
2-5
改正单元坐标系
单元的内力是以相应单元的单元坐标系为准输出的，所以适合地给予单元坐标系，可使查察结果变得更加方便本例题中使用ChangeElementParameters功能将所有单元的坐
标系改正为一致的单元坐标系。

显示
单元>局部坐标轴(开)
模型/单元/改正单元参数
全选
参数种类>改正单元坐标轴
模型>参照单元>(1)
与参照单元对齐坐标轴优先次序>1st(Loc-z);2nd(Loc-y)
改正前
改正后
图8.改正板单元和实体单元的单元坐标系
2-6
切割单元
板单元和实体单元的大小会影响剖析结果的精度。

这里将板单元按单
元坐标系的x方向切割成20份，将实体单元按单元坐标系的x,y方向分别切割成40份和2份。

模型/单元/切割单元
单项选择(单元:3)
切割>单元种类>平面;等间距
x方向切割数目(20)
y方向切割数目(1)
单项选择(单元:5)
切割>单元种类>实体;等间距
x方向切割数目(40)
y方向切割数目(2)
z方向切割数目(1)
显示
单元>局部坐标轴(off)
图9.被切割的板单元和实体单元
2-7
输入界限条件
实体单元没有旋转
自由度，所以不需约
束。

但因为是和其余
单元一起定义界限条
件，所以方便拘束所
有自由度。

输入各单元模型的界限条件（固定端）。

模型/界限条件/一般支撑
平面选择
平面>YZ平面;X坐标(0)
选择>增添
支撑条件种类>D-All(开),R-All(开)
图10.输入悬臂梁的界限条件
2-8
输入荷载
关于梁单元使用Element BeamLoads功能，关于板单元和实体单元
使用PressureLoads功能按悬臂梁的重力方向(GCS–Z轴)输入1tonf/m的
均布荷载。

荷载工况1:UL-Beam
荷载工况2:UL-Plate
荷载工况3:UL-Solid
荷载/静力荷载工况
名称(UL-Beam)名称(UL-Plate)名称(UL-Solid)
种类>用户定义的荷载
种类>用户定义的荷载
种类>用户定义的荷载图11.定义荷载工况
2-9
使用ElementBeamLoads功能输入梁单元的均布荷载。

荷载/梁单元荷载
单项选择(单元:1)
荷载工况名称>UL-Beam
荷载种类>均布荷载
方向>整体坐标系Z;投影>No;数值>相对值
x1(0);x2(1);w(-1)
图12.梁单元均布荷载
2-10
使用PressureLoads功能输入板单元的均布荷载。

荷载/压力荷载
多边形选择(单元:所有板单元)
荷载工况名称>UL-Plate;选择>增添
单元种类>板平面应力单元（面）
压力面>选择>单元
方向>整体坐标系Z;投影>No
荷载>均布;P1(-1)
图13.输入板单元的均布荷载
2-11
用鼠标指定实体单
元上端的随意节点，
就会自动输入要选择
的平面的Z坐标。

选择加载方式时若
选择单元的话，需指
定单元的加载面。

在
图4左边的树形菜单中，
单元种类选择实体单元
后选摘要加载的单元的
话，单元加载面就会按
虚线显示，若加载面不
符，可经过变换压力面#
来调整。

使用PressureLoads功能输入实体单元的均布荷载。

实体单元输入压力荷载时关于加载面可选择以节点为准和以单元为准两种方式，这里选择以节点为准选择加载面。

荷载/压力荷载
平面选择
平面>X-Y平面;Z坐标(-3.5)
荷载工况名称>UL-实体;选择>增添
单元种类>实体单元（面）
选择>节点;方向>整体坐标系Z
荷载>均布;P1(-1)
Selection的Element方式
荷载加载面
图14.输入板单元的均布荷载
运转构造剖析
剖析/运转剖析
2-12
查察剖析结果
查察反力
利用表格查察由不一样单元构成的悬臂梁在均布荷载作用下的反力。

结果/剖析结果表格/反力
记录激活
荷载工况/荷载组合
UL-梁(ST) (开);UL-板(ST) (开)
UL-实体(ST)(开)
图15.激活纪录对话框
图16.反力结果表格
2-13
查察变形和位移
标准视图
结果/变形/变形形状
荷载工况/荷载组合>ST:UL-梁
位移>DXYZ;显示种类>变形前(开)
荷载工况/荷载组合>ST:UL-板
荷载工况/荷载组合>ST:UL-实体
①
图17.查察最大位移
各单元悬臂梁的最大位移(DZ)如表1所示。

[单位:m]
梁单元板单元实体单元
位移
表1.各单元悬臂梁的最大位移
2-14
查察内力
查察梁单元悬臂梁的弯矩。

结果/内力/梁单元内力争
内力>My
显示选项>5点(开);线涂色(开);系数(1)
显示种类>等值线图(开);数值(开)
图例(开)
输出>所有
图18.梁单元中点的弯矩
2-15
板单元内力/弯矩供给板单元单位宽度内的内力。

假如一个截面
由几个单元构成，则关于整个截面的内力可利用局部方向内力的协力功
能查察。

结果/内力/板单元内力/弯矩
荷载工况/荷载组合>ST:UL-板
坐标系>单元;节点均匀值
内力>Mxx
显示种类>等值线图(开),图例(开)
图19.查察板单元悬臂梁的弯矩
2-16
为查察实体单元悬臂梁中点(10m)的弯矩，现只激该死部分以便查
看。

正面;初始画面
②
①
节点191的有关数据
图20.ModelView的初始化
点击窗口选择选择图20的①，并将其激活。

查问/查问节点
节点号(191)
窗口选择 (单元:图20的①)
激活
查问节点,查问单元是查问节点和单元有关状况时所使用的功能。

点击节点或单元的输入栏(图20的○2)后，再点击模型中的节点或单元的话，相
应节点或单元的情报就会在下边的信息窗口中显示。

也可在输入栏
直接输入节点或单元的编号再按回车键。

使用查问节点的功能时，连续点击两个
节点的话，还供给这两个节点间的相对距离。

2-17
关于实体单元不另行输出内力，故需使用局部方向内力的协力功能
来查察整个截面的内力。

下边查察弯矩。

结果/局部方向内力的协力
形式>用多边形选择实体表面;荷载工况>ST:UL-实体
输入座标>地点(271,191,72,152)
图21.实体单元悬臂梁的弯矩
在局部方向内力的协力对话框查察弯矩(Mz)。

在局部方向内力的协力定义结果输出地点时，节点指定的次序会决定计算内力时所参照的坐标系。

详尽内容请参照在线帮助手册。

用不一样单元成立的悬臂梁弯矩的计算结果如表2所示。

[单位:tonf]
梁单元板单元实体单元
弯矩-50-50-50
表2.各单元的弯矩
2-18
查察应力
关于梁单元可使用梁单元细部剖析功能查察应力发生的详尽状况。

工具>单位系统
长度>cm;力>kgf
所有激活
结果/梁单元细部剖析
荷载工况/荷载组合>ST:UL-梁
单元号(1)
截面应力>Normal;Fx(开),My(开),Mz(开)
②
拉应力
压应力
①
图22.查察梁单元应力
2-19
关于板单元查察整体坐标系X方向上的应力。

结果/应力/平面应力/板应力
荷载工况/荷载组合>ST:UL-板
选择应力坐标系>整体坐标系;节点的均匀值;顶面
应力>Sig-XX
显示种类>等值线图(开);图例(开)
选择两面显示板厚度上的应力散布
图23.板单元悬臂梁的应力
查察某特定节点的应力时，可使用迅速查问功能便利地查察。

2-20
查察实体单元悬臂梁整体坐标系X方向上的应力。

节点号(off)
结果/应力/实体应力
荷载工况/荷载组合>ST:UL-实体
选择应力坐标系>整体坐标系;节点的均匀值
应力>Sig-XX;显示种类>图例(开)
①
图24.实体单元悬臂梁上的应力
对实体单元计算的应力成分中，Sig-XX,Sig-YY,
Sig-ZZ,Sig-
XY, Sig-YZ,Sig-XZ是整体坐标系各方向上
的应力。

Sig-P1,Sig-
P2,Sig-P3为各主应力，此中Sig-Pmax为最大主应力。

此
外还供给Tresca
应力和有效应力Sig-EFF。

(详尽内容请参照在线帮助手册)
2-21
此外，在应力坐标系中选择单元坐标系(图24的①)的话，还可查察单元坐标系的主应力矢量。

图25.实体单元的主应力矢量
在图形中受拉和受压以下列图所示以箭头来表示，查察起来特别方便。

受拉:
受压:
用不一样单元成立的悬臂梁曲折应力的计算结果如表3所示。

[单位;kgf/cm2]
梁单元板单元实体单元
上部
下部---
表3.各单元悬臂梁的曲折应力
2-22。