MIDAS FEA 教程有实例
MIDAS_FEA_钢节点建模分析教程荣萌
00
概要
静力分析 模型
钢结构节点应力分析
- 单位 : N mm
- 各向同性弹性材料 - 实体单元 荷载和边界条件 - 压力 - 约束 输出结果 - 变形 - 应力
Step
01
分析 > 分析控制
操作步骤
– 控制 表单
3 1
1、分析类型 : [3D]
2、点击[确认]键 3、单位 : [N,mm] 点击[确认] 键
Step
04
几何 > 转换 > 平移
操作步骤
1、依次选择生成的平 面 2、选择两点向量的方 式，第一点选择平面的 中心，第二点选择坐标 原点。 3、间距处选择自动计 算 4、预览效果，无误后 点击确认 5、通过树形菜单删除 多余辅助曲线
注意：可采用添加辅助 线的方式找到平面的中 心位置
Step
05
16
分析 > 分析工况…
操作步骤
1、添加分析工况
2、输入分析工况名称
3、将定义好的荷载拖 放到对应的应用的菜单 下 4、点击确认
Step
17
分析>求解
操作步骤
1、定义划分单元的尺 寸 2、选择材料特性 3、选中需要划分网格 的实体，进行网格划分。
Step
18
树形菜单>后处理>3D单元应变/3D单元应力
几何 > 生成几何体 > 扩展
操作步骤
1、选择扩展形状，依 次选择前一步生成好的 平面 2、选择扩展方向 3、设置长度，如果沿 坐标轴反向扩展，勾选 反向即可，并勾选实 体，则生成实体模型 注意：扩展的时候可利 用树形菜单选择性的显 示想扩展的部分，方便 操作。
Step
midas FEA建筑例题集 型钢混凝土柱与钢梁节点分析——赵继
4 网格组 : “型钢梁柱”
5 点击[适用] 键
3
6 同样方法操作混凝土柱实体
7 点击[确定] 键
4
5
6
7 型钢混凝土柱与型钢梁节点分析 11
Step
22 网格 > 自动网格划分 > 自动网格线…
操作步骤
1 在模型目录树中，选择主筋线
2 播种方法： “分割数量”、“10”
2 1 创建 [钢筋]
2 “梁截面”表单
3
3 号 : “3” , 名称 : “钢筋” 1
4 点击[适用] 键
4
10 型钢混凝土柱与型钢梁节点分析
Step
20 分析 > 特性…
操作步骤
1 切换至“梁”表单
1 2
2 号 : “4” , 名称 : “主筋”
3
3 材料：“JGJ（S）_Q345”
4
4 横截面积：“490.1”，“普通钢筋”
Step
00
概要
模型 - 单位 : N,mm - 各向同性弹性材料 - 钢筋单元 - 实体单元
荷载和边界条件 - 自重 - 钢筋预应力 - 约束 - 施工阶段
输出结果 - 变形 - 钢筋应力
型钢混凝土柱与型钢梁节点分析
Step
01 分析 > 分析控制 – 控制 表单
操作步骤
1 分析类型 : [3D] 2 点击[ ]键 3 单位 : [N, mm] 4 点击[确认] 键 5 几何 > 工作平面 > 移动
5 点击[适用] 键
6 号 : “5” , 名称 : “箍筋”
7 材料：“JGJ（S）_Q345”
8 横截面积：“78.5”，“普通钢筋”
midas FEA适用工程范例_08_线性静力_预应力钢筋锚固区详细分析
线性静力 – 预应力钢筋锚固区详细分析midas FEA Case Study Series[锚固区配筋示意] [底板外部锚固块的正面和侧面示意图] [模型形状]1. 概要预应力钢筋的锚座位置，由锚具局部压力引起的应力非常复杂，在靠近垫板处会产生横向压应力，在其它部位会产生横向拉应力。
在较大张力作用下有可能引起构件纵向开裂，较大的主拉应力也可能造成斜向裂缝。
鉴于近年预应力混凝土梁桥出现的一些纵向或斜裂缝，公路规范对锚固区要求进行局部应力分析(公路规范5.7.3条)并对端块提出了构造要求。
有些国家的规范提出了简化计算方法、拉压杆模型(Strut-and-Tie Model)以及有限元分析方法。
本例题将介绍预应力钢筋锚固区的三维有限元分析方法，确认锚固区的应力状态并进行配筋。
1.1 预应力钢筋锚固区配筋预应力钢筋锚固区的受力状况如下：①. 锚固区背面Z 方向上的剥离力(Spalling Force) T1 ②. 锚固区背面Y 方向上的破裂力(Bursting Force) T2 ③. 锚固区前和箱形混凝土翼缘上的张力 T3 ④. 锚固区下部张力 T4⑤. 因为预应力钢筋的偏心布置引起的弯矩张力 T5 ⑥. 钢筋弯起位置的张力 T6根据锚固区的张力分布，一般按下图方式配筋。
①. F1：针对T1的配筋②. F2：针对T2和T3的配筋 ③. F3：针对T4和T5的配筋 ④. F4：针对T6的配筋2. 结构信息2.1 几何信息分析对象是矮塔斜拉桥预应力箱梁的预应力钢筋锚固区，锚固区的顶板有斜拉索的锚固区，底板有内部和外部钢束的锚固区。
本模型对底板的外部锚固块进行了三维仿真有限元分析。
底板外部锚固块的正面和侧面图如下：2.2 使用材料混凝土材料强度为40Mpa ，普通钢筋采用了HRB335，预应力钢筋采用了1*7Φ15.2mm 钢铰线。
3. 模型3.1 模型形状三维实体单元模型包含了锚固块、一部分腹板和底板并考虑了对称效果。
midasFEA适用工程及高端分析指南
midasFEA适用工程及高端分析指南midaFEACaeStudySerie施工阶段1.概要矮塔斜拉桥详细分析通过矮塔斜拉桥的实体单元模型分析，查看支座反力的横向分布情况、腹板的剪力及加劲梁沿纵向的轴力分布情况。
矮塔斜拉桥的受力特点为：所有的荷载均通过斜拉索传递到主塔上。
故主塔内部将出现应力集中现象，加劲梁的支座部分、斜拉索与加劲梁的连接部分均会出现应力集中现象。
根据上述受力特点，对结构进行实体单元详细分析，查看如下详细分析结果。
支座反力的横向分布情况腹板的剪应力分布情况腹板以及顶板的轴力传递情况 2.桥梁信息2.1桥梁几何信息(1)本例题桥梁基本信息如下。
主梁类型：桥梁跨径：桥梁宽度：斜交角度：三跨连续PSC箱梁L=85.0+155.0+85.0=325.0mB=23.900m90(直桥)[施工过程]3.模型对建模部分进行简要说明。
3.1分析模型(1)本例题仅对主梁合拢前、后阶段的结构进行施工阶段分析。
共分为三个施工阶段，合拢前阶段、边跨合拢阶段、中跨跨中合拢阶段。
(2)主梁截面为单箱三室截面，桥面宽度23.9m，主塔处以及边跨桥台处主梁横向布置四个支座（如下图所示）。
主塔处内侧两支座为固定支座，边跨桥台处内侧两支座为纵向滑动支座，其余均为双向滑动支座。
合拢前阶段边跨合拢阶段中跨跨中合拢阶段[施工阶段][桥梁横、纵断面图](2)利用midaFEA程序中的几何建模功能以及自动网格划分功能建立模型。
为了减少整体结构的分析时间，只建立全桥1/4的模型。
混凝土部分2.2施工方法本例题桥梁的施工过程如下图所示，边跨两端采用FSM（满堂支架法）施工方法，其余主梁段采用FCM（悬臂法）施工方法。
本例题简化了详细的施工过程，仅对主梁合拢段的合拢前、后阶段进行建模分析。
采用四面体单元生成实体网格，斜拉索采用桁架单元，预应力钢束采用植入式钢筋模拟。
1midaFEACaeStudySerie矮塔斜拉桥详细分析网格线显示透明显示[钢束特性值]3.3边界条件及荷载虚拟移动显示[生成网格]模型边界条件如下图所示。
midas FEA适用工程范例_02_材料非线性_桥梁冗余度分析
midas FEA Case Study Series材料非线性–桥梁冗余度评价1. 概要本例题介绍了使用midas FEA对双梁桥进行冗余(redundancy)评价的方法。
梁桥的冗余是指梁出现比较严重的损伤后上部结构抵抗坍塌的能力。
国内外设计规范中对双梁桥的冗余没有定量的规定，只有美国公路合作研究计划NCHRP 319(National Cooperative Highway Research Program)以及国内外一些论文中提出了一些定量分析的方法。
本例题中通过材料非线性分析，分析了桥梁的极限状态与规范规定的容许应力相比所具有的刚度和韧性，并针对双梁桥中一根主梁已经发生破坏的情况下对桥梁的应力发展趋势以及桥梁变形趋势做了分析。
2. 桥梁信息2.1 桥梁几何信息(1) 本例题中使用的双梁桥信息如下：结构形式: 三跨连续双梁桥桥梁跨度: L = 50.0+57.5+ 50.0 = 157.5 m桥宽: B = 21.000 m(2) 主梁间距为11m，横向联系梁间距为4m。
2.2 材料强度主梁、横向联系梁、纵梁采用Q370qC，桥面板混凝土抗压强度为35MPa。
3. 模型本例题对建模方法仅做简要介绍，详细方法请参照培训例题。
3.1 建模(1) 本例题是对桥梁损伤前后的桥梁冗余进行分析，损伤前的模型如下图所示在边跨跨中施加了压力荷载。
为了计算使结构达到极限状态的荷载(2) 假设桥梁损伤发生在一根主梁的中跨跨中位置，损伤情况是下翼缘板和腹板发生了撕裂。
建模时将撕裂位置的模型节点分离，荷载加载在中跨[ 损伤前桥梁-在边跨跨中加均布荷载][ 损伤前桥梁-在中跨跨中加均布荷载][ 横截面图][ 网格划分]大小，先施加了单位均布荷载(大小为1MPa)并进行了线性静力分析。
确认线性分析中发生的最大应力，并与构件的容许应力和屈服应力进行比较，预测使结构达到极限状态的荷载大小，并重新做非线性分析。
3.2 材料和截面(1) 钢材的非线性模型选用了范梅塞斯(Von Mises)本构模型，没有考虑应变硬化，假设材料是完全塑性材料。
midasFEA适用工程范例_02_材料非线性_桥梁冗余度.
midas FEA Case Study Series材料非线性–桥梁冗余度评价1. 概要本例题介绍了使用midas FEA对双梁桥进行冗余(redundancy评价的方法。
梁桥的冗余是指梁出现比较严重的损伤后上部结构抵抗坍塌的能力。
国内外设计规范中对双梁桥的冗余没有定量的规定,只有美国公路合作研究计划N CHRP 319(National Cooperative Highway Research Program以及国内外一些论文中提出了一些定量分析的方法。
本例题中通过材料非线性分析,分析了桥梁的极限状态与规范规定的容许应力相比所具有的刚度和韧性,并针对双梁桥中一根主梁已经发生破坏的情况下对桥梁的应力发展趋势以及桥梁变形趋势做了分析。
2. 桥梁信息2.1 桥梁几何信息(1 本例题中使用的双梁桥信息如下:结构形式: 三跨连续双梁桥桥梁跨度: L = 50.0+57.5+ 50.0 = 157.5 m桥宽: B = 21.000 m(2 主梁间距为11m,横向联系梁间距为4m。
2.2 材料强度主梁、横向联系梁、纵梁采用Q370qC,桥面板混凝土抗压强度为35MPa。
3. 模型本例题对建模方法仅做简要介绍,详细方法请参照培训例题。
3.1 建模(1 本例题是对桥梁损伤前后的桥梁冗余进行分析,损伤前的模型如下图所示在边跨跨中施加了压力荷载。
为了计算使结构达到极限状态的荷载(2 假设桥梁损伤发生在一根主梁的中跨跨中位置,损伤情况是下翼缘板和腹板发生了撕裂。
建模时将撕裂位置的模型节点分离,荷载加载在中跨[ 损伤前桥梁-在边跨跨中加均布荷载][ 损伤前桥梁-在中跨跨中加均布荷载][ 横截面图][ 网格划分]大小,先施加了单位均布荷载(大小为1MPa并进行了线性静力分析。
确认线性分析中发生的最大应力,并与构件的容许应力和屈服应力进行比较,预测使结构达到极限状态的荷载大小,并重新做非线性分析。
3.2 材料和截面(1 钢材的非线性模型选用了范梅塞斯(Von Mises本构模型,没有考虑应变硬化,假设材料是完全塑性材料。
midas_6_FEA-操作指南内容
m i d a s F E AWe Analyze and Design the Future2FEA 操作指南 |m i d a s F E A打开文件运行FEA 程序后打开一个简单的模型文件。
1. 双击桌面的FEA 程序快捷键。
2. 在主菜单里选择文件 > 打开…后，打开‘Dive into FEA.feb’。
操作指南-13We Analyze and Design the Future| FEA 操作指南m i d a s F E A设定操作环境设定的操作环境会自动保存到注册表中，所以即使退出程序之后重新运行，仍会保留已设定的操作环境。
3. 在主菜单里选择文件> 首选项…。
4. 一般 > 自动保存 设置为‘False’。
操作指南-2m i d a s F E A5We Analyze and Design the Future| FEA 操作指南m i d a s F E A为了能够顺利进行布尔运算等各种几何计算，建议将保持C1－连续和分割转动体选项设定为True 。
操作指南-3利用分割旋转体功能将圆柱以90度的间隔分割5. 设置首选项结束后点击，然后再点击按钮关闭对话框。
6. 在窗口右下角的状态栏中的单位系框中，将荷载单位和长度单位各指定为‘tonf’和‘m’。
操作指南-4在状态栏中的单位体系框中可以指定程序的单位体系。
温度单位不需单独指定，统一单位坐标系后直接输入值即可。
弯矩、应力、弹性模量等单位体系自动根据用户所选的单位体系组合使用。
7. 选择视图 > 显示选项。
8. 选择一般表单。
9. 反走样指定为‘False’。
10. 点击按钮，再点击关闭显示选项对话框。
通过显示选项可设置模型窗口的颜色、栅格的形状、几何体的基本颜色、网格的视图状态、是否显示节点以及荷载/边界条件标注形状的大小和颜色。
关于显示选项的仔细说明请参考在线帮助。
We Analyze and Design the Future6FEA 操作指南 |m i d a s F E AGCS 与WCS 、基准与工作平面在FEA 里使用的坐标系有整体坐标系（GCS ）、工作坐标系（WCS ）、用户定义坐标系。
Midas FEA操作例题
3. 自动调整荷载步的概念
f
0.875f
发散 발산
0.5f
0.25f
2. 分析控制
分析控制 > 非线性 用户选择的分析类型不同，分析控制对话框中的参数也不同。本例题是进行 材料非线性分析，所以在分析控制对话框中选择“材料非线性”。如果要同时 考虑大变形，可以同时勾选“几何非线性”。反复计算的方法可以选择收敛性 较好的Newton Raphson方法，并同时勾选自动调整荷载步选项。 midas FEA中提供能量标准、位移标准、荷载标准三种收敛标准。收敛
要更加细分荷载增量。因为结构的不同，收敛的特性千差万别，因此在分析 前很难确定适当的增量是多少。 在midas FEA中为了解决非线性分析中收敛问题，提供了能自动调整荷载增 量的自动调整荷载步的功能。即在非线性特点较为明显的区域自动减小荷载 增量；相反在非线性特性不是很明显的区域自动加大荷载增量。该功能不仅 可以减少分析时间，还可以提供非线性特性比较明显区域的更详细的分析结 果。目前，该功能不能与非线性分析的接续计算功能同时使用。 如前图所示，自动调整荷载步功能是根据迭代计算的次数调整荷载增量。针 对荷载f进行迭代计算，如果在16次迭代计算次数内没有收敛(蓝线)时，则将 增量减少至25%，使用0.25f重新进行分析(红线)，如果对荷载增量(0.25f)在 5次迭代计算内收敛时，表明该荷载增量比较容易收敛。同理，当连续2次在 5次迭代计算内收敛时(红色及绿色)，程序将自动将荷载增量增加50%(黄 色)。另外，在当前荷载增量的收敛计算中迭代计算次数超过10次时，自动 用当前荷载增量75%作为下次荷载步的荷载增量。这样的自动增量调整最多 进行5次，当5次调整也不能收敛时将终止分析。 自动调整荷载步选项中要输入的参数如下： 最大荷载步数 输入将最大荷载分割的步骤数。当用户没有输入数据时，程序自动按10000 计算，到荷载系数为1时终止计算。 初始荷载系数 决定第一次迭代计算使用的荷载大小。该系数为总荷载的比例系数，如果输 入1，则表示使用一个荷载步。midas FEA中虽然将该值默认设为1，但是选 择适当的值会减少分析时间。 最小荷载系数 迭代计算时，当荷载增量与初始荷载的比小于该系数时，自动停止分析。
【MIDAS FEA】水化热分析-验算例题
附件：算例与验证《大体积混凝土温度应力与温度控制》（朱伯芳著，中国电力出版社）是温控分析方面的权威教材，该书中有大量的算例，为了验证MIDAS 软件计算结果的准确性，我们对该书中的很多算例进行了验证。
第19章第13节中的例子是一个典型的算例，该例题如下：该算例的模型为：在基岩上单层混凝土浇注块，长度L=25m ，厚度h ＝1、2、3m ，表面与空气接触。
混凝土导温系数20.0040/a m h =，导热系数10.0/()kJ m h c λ=，表面放热系数260.0/()kJ m h c β=，0.167/m βλ=，热胀系数1a =×5110c --，混凝土初温00C T =,气温0a T C =，混凝土绝热温升为()25.0/(4.5)θτττ=+ 式中τ以天计，混凝土弹性模量为0.34)]()30000[1exp(0.40E ττ=-- ()MPa混凝土的徐变度0.450.30()0.450.0050()0.230.52(19.2)[1](1 1.7)[1]3000030000(,)t t e e C t τττττ------+-++-=混凝土的泊松比为1/6μ=。
岩基弹性模量为30000f MPa E =，泊松比为0.2fμ=，热胀系数1a =×5110c --。
导温系数20.0040/a m h =，绝热温升()0θτ=。
教材中按照平面应变问题求解；在我们的计算中，按照三维空间问题求解。
我们给出h=3m 的情况，图附1和图附2是所建的模型的正视图和斜视图。
附1 模型网格的正视图附2 模型网格的斜视图对结果，给出中央断面在不同时刻的温度及其应力的分布。
（1）中央断面在不同时刻沿高程的温度分布见图附3、附4和图附5：温度（C）高程y(m)附3 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布1温度C高程y(m)附4 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布2温度C高程y(m)附5 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布3中间断面的最大温度见表附1：表附1 中间断面的最大温度值表CC以上12条曲线，与朱伯芳书中给出的12条曲线，吻合相当好，经过反复比较，τ=，内部温度达到最大值，MIDAS软件计算结果为最大误差不超过2％。
midas fea_钢桥疲劳分析
应力类型
①范梅塞斯
节点周围有四个单元时，取范梅塞斯准则的最大、最小应力。
②主应力
首先取主应力的绝对值，当选择最大值时取各最大值中的最大值；当选择最小值时取各最小值中的最小值。
应力值
①平均
取各单元在共享节点上的应力平均值(绕节点平均法)
②最大/最小
取各单元在共享节点上的应力中最大/最小值。
疲劳荷载由几个疲劳荷载组构成，疲劳荷载组由线性分析中的荷载组的应力和用户定义的历程曲线构成。
线性分析的应力结果乘以历程曲线就是疲劳荷载组。多个疲劳荷载组将组成一个疲劳荷载，使用该疲劳荷载进行疲劳分析。
定义荷载谱/应力谱
通过定义集中系数、荷载组、曲线等定义疲劳荷载组。
定义荷载重复次数
输入疲劳荷载重复的次数。
Gerber :按Gerber公式考虑平均应力。
输出
选择要输出的疲劳分析的结果。
损伤度:输出疲劳引起的损伤度，单位是%。
疲劳寿命周期:输出疲劳寿命，用疲劳荷载的反复次数表示。
输出节点
选择输出疲劳分析结果的节点。
边界:模型表面的节点。
全部:所有节点。
选择:选择的网格组内的节点。
疲劳荷载
定义各荷载组的荷载变化历程曲线。程序将对各荷载历程曲线进行线性组合形成一个历程曲线。
四
1.
各荷载组为独立的荷载工况选项说明：
分析工况中各荷载组决定疲劳分析时的变化历程曲线。各荷载组具有不同的荷载曲线和应力集中系数(stress concentration factor)并形成不同的荷载历程曲线(load history curve)。各荷载历程曲线通过线性组合形成一个荷载历程曲线，所以分析时各荷载组应相互独立不关联。
midas FEA建筑例题集 屋盖结构球形铰支座静力分析——刘丽珍
00
概要
三维线性静力分析 模型
- 单位 : KN, mm - 各向同性弹性材料 - 连接单元 - 实体单元
屋盖结构球形铰支座静力分析
荷载和边界条件
- 自重 - 节点力 - 约束
输出结果 - 变形
- 三维单元应力
Step
01
1 2 3 4 5
分析 >
分析控制 – 控制 表单
操作步骤
分析类型 : [3D] 点击[
]键（单位体系） 1 3
单位 : [KN , m] 点击[确认] 键 点击[确认] 键
2
4
5
分析控制对话框在程序开始时自动弹出.
屋盖结构球形铰支座静力分析
77
Step
02
1
2 3 4 5
几何 >标准几何体 > 圆球
操作步骤
…
1
点击 [等轴测图]
2 中心坐标“（0,0,0）” 半径“200” 点击[适用] 键 中心坐标“（0,0,0）” 半径“160” 点击[确认] 键
1 2 3 4
08
05 04
5
6 7
点击 [适用] 键 参照步骤1~7，分别对标有[05、06、07、08]
的圆管定义坐标系
8
点击 [确认] 键
6
对于不在坐标轴上的圆管，建立局部坐标
系，以方便后面荷载的添加 7
Step
24
1
2 3 4 5 6 7 8
分析 > 边界条件>
操作步骤
约束…
1 2 4
3
4
8
点击[确认] 键 点击 [高级选项] 键 勾选[生成中间节点] 按钮
MIDAS-FEA-教程有实例
土木工程
用于模拟建筑结构、 桥梁、隧道等复杂结 构的动力学行为和响
应。
机械工程
用于模拟各种机械设 备的动力学行为和响 应，如旋转机械、液
压系统等。
MIDAS-FEA的基本原理
有限元方法
将结构划分为有限个离散的元素，每个元素采用数学 模型描述其运动和相互作用。
动力学分析
通过建立系统的动力学方程，模拟结构的动态行为和 响应。
MIDAS-FEA通过将结构划分为有限个离散的元素，并使用数学模型描述这些元素的相互作用和 运动，来模拟结构的动态行为。它可以处理各种复杂的结构形式，包括连续体、梁、板、壳等。
MIDAS-FEA的应用领域
航空航天
用于模拟飞行器、卫 星、火箭等复杂结构 的动力学行为和响应。
汽车
用于模拟汽车车身、 底盘、发动机等部件 的动力学行为和响应。
04
实例分析 - 薄板弯曲分析
实例分析 - 薄板弯曲分析
• 请输入您的内容
实例分析 - 复杂结构动力学
05
分析
实例分析 - 复杂结构动力学分析
• 请输入您的内容
06
结论与展望
MIDAS-FEΒιβλιοθήκη 的优势与局限性01高效性
MIDAS-FEA能够快速准确地模拟复杂结构的动力 学行为，适用于大规模工程问题。
对模型简化假设的依赖
MIDAS-FEA需要对结构进行简化假设，可能导致结果的误差。
需要专业知识和经验
使用MIDAS-FEA需要具备丰富的专业知识和经验，才能获得准确 的结果。
MIDAS-FEA的未来发展方向
优化算法
进一步改进MIDAS-FEA的算法，提高计算 效率和精度。
多物理场耦合
midas FEA建筑例题集 钢筋混凝土梁裂缝分析——侯晓武
Step00目录钢筋混凝土梁裂缝分析▪混凝土裂缝模型介绍▪模型概要- 单位: kN, m- 各向同性非线性材料- 钢筋单元- 实体单元▪荷载和边界条件- 自重- 恒载- 约束- 分析工况▪输出结果-变形- 钢筋应力•裂缝模型(1)分离式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，混凝土开裂，单元将在节点两侧分离，裂缝成为单元与单元之间的边界。
分析过程需要不断调整单元的网格划分；可以模拟裂缝的开展及计算裂缝的宽度。
多用于分析只有一条或几条关键裂缝的素混凝土或少筋混凝土结构。
132钢筋混凝土梁裂缝分析•裂缝模型（2）弥散式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，则垂直于拉应力的方向生成若干条裂缝。
通过修改材料本构模型来考虑裂缝的影响；无需修改单元网格，易于有限元程序实现，应用广泛。
对正常配筋构件，该裂缝模型结果更接近工程实际。
•裂缝模型（3）断裂力学模型：研究带裂缝构件在各种条件下裂缝的扩展、失稳和断裂规律；主要集中于单个裂缝的应力应变场分布问题；对于裂缝间相互影响问题，研究还不成熟。
•裂缝数值分析方法（1）分解应变模型总应变=材料应变+裂缝应变；材料应变：弹性应变，塑性应变，徐变，热应变；（2）总应变模型不分离各种应变，含裂缝的受拉受压分析中使用同一个本构关系；易于定义非线性特性，易于理解和应用。
钢筋混凝土梁裂缝分析133•总应变模型（1）固定裂缝模型混凝土开裂后，裂缝方向保持不变（2）转动裂缝模型裂缝方向始终保持与主拉应变方向垂直，因而随主拉应变方向变化钢筋混凝土梁裂缝分析 •刚度矩阵（1）开裂前 （2）开裂后⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧xz yz xy z y x 665544333231232221131211xz yz xy z y x D 000000D 000000D 000000D D D 000D D D 000D D D γγγεεετττσσσ)1(2E D D D )21)(1(E D D D )21)(1()1(E D D D c 665544c 231312c 332211υυυυυυυ+===-+===-+-===根据混凝土受拉、受压、受剪本构关系，考虑开裂影响，对刚度矩阵进行更新 134•刚度矩阵（1）切线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到切线方向的弹性模量，计算刚度矩阵（2）割线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到割线方向的弹性模量，计算刚度矩阵江见鲸《钢筋混凝土结构非线性有限元分析》应力应变关系采用全量形式时，弹性模量应采用割线模量，即采用割线刚度矩阵应力应变关系采用增量形式时，弹性模量应采用切线模量，即采用切线刚度矩阵FEA分析与计算原理切线刚度矩阵：局部裂缝或裂缝扩展分析；割线刚度矩阵：裂缝呈分布状态的钢筋混凝土结构；不考虑各方向泊松比；钢筋混凝土梁裂缝分析•混凝土受压本构关系135•混凝土受拉本构关系G I f: I型断裂能（形成断裂面所需消耗的能量）（1976） A.hillerborg 裂缝尖端应力达到抗拉强度，开始出现裂缝，裂缝张开时，应力并不马上降低为0，而是随着裂缝宽度的增加而降低。
Midas FEA 零号块-后处理
1We Analyze and Design the Future| 基本例题5m i d a s F E A基本例题5. 零号块-后处理图1 零号块-后处理例题模型熟悉FEA 提供的后处理功能。
这里使用操作例题4-零号块-前处理模型。
基本例题5 零号块-后处理We Analyze and Design the Future2零号块-后处理m i d a s F E A查看结果位移云图 / 表格查看在某荷载工况下的结构变形情况。
1. 在工作目录树中选择结果标签。
2.在工作目录树中双击结构线性静态 > Linear(1) > 位移 > TDtXYZ(V)。
3. 选择TDtXYZ(V)后点击鼠标右键。
4. 选择表格。
5.在激活记录对话框中点击。
图2 位移云图3We Analyze and Design the Future| 基本例题5m i d a s F E A图3 位移表格We Analyze and Design the Future4零号块-后处理m i d a s F E A云图类型了解云图的各种类型。
1. 在工具栏中选择后处理样式标签。
2. 点击边类型后选择无线。
3. 在特性窗口中选择等值线。
4. 将等值线显示指定为True 。
5. 在特性窗口中点击。
6.将彩色类型指定为重复两种类型。
7. 在特性窗口中点击 。
8. 将彩色类型指定为灰色。
9.在特性窗口中点击。
10. 将等值线显示指定为False 。
11. 将彩色类型指定为RGB 。
12. 在特性窗口中点击 。
13. 点击等值线类型后选择渐变。
5We Analyze and Design the Future| 基本例题5m i d a s F E A云图——网格线 云图——无边云图——等值面线 云图——重复两种颜色云图——灰色 云图——渐变图4 云图类型We Analyze and Design the Future6零号块-后处理m i d a s F E A变形1.在工具栏中选择结果标签。
midas FEA 空间结构节点分析案例
midas FEA 空间结构节点分析案例——弹性计算1.提取计算软件杆件信息，例如下图的带局部坐标系的杆件模型
2.在CAD中生成杆件截面,节点中心移动至原点，并输出为IGES格式
3.导入FEA，选择高级几何，IGES格式
4.生成实体——几何-——生成几何体——扩展
5.布尔运算——差集和并集
6.分析——材料定义，创建材料，一般情况选用数据库
7.网格划分——自动网格划分——自动实体网格（可选择六面体主导）
8.划分过程需选择材料特性
9.定义截面约束——分析-——边界条件
10.定义截面加载点——网格——节点——创建新节点
在CAD文件量取节点坐标值，输入FEA中
11.面节点（node）耦合至加载点——网格——单元——创建刚性连接单元
12.建立杆端局部坐标系——分析——内力——坐标系——三点坐标，在CAD文件量取局部坐标系对应的坐标值，注意：a.CAD文件量取时，应以杆件局部坐标系;b.定义杆件对应坐标名称，方便多种组合重复加载
13.输入荷载值——分析——内力或力矩——选择局部坐标系输入
注意：a.输入一项后，可在表格中输;b.并注意输入单位;c.表格输入时注意节点号和局部坐标系对应。
14.加载点节点编号显示方法——树形菜单——连接单元——显示节点号
15.计算——分析——分析工况——添加——输入荷载组名称——左侧相应荷载拖入右侧荷载列表。
注意：a.同一组合的荷载放入一个荷载组
16.计算——分析——求解
17.验算结果查看——树形菜单。
MIDAS FEA计算示例
生成以最后终点坐标为 终点的线组。
1. 在主菜单中选择几何 > 工作平面 > 移动…。
2. 点击
选择XZ-平面。
3. 在主菜单中选择几何 > 曲线 > 在工作平面上创建 > 2D轮廓线（线
框）…。
4. 在位置 处输入‘(0,0),(525,0),(175,250),(0,50),(500,80),
5. 在关联菜单中选择删除或者使用键盘上的删除键。
6. 在删除对话框中选择
。
4
We Analyze and Design the Future
| 基本例题4
midas FEA
网格
图4 删除没必要的线
自动网格划分–自动网格平面
已建立的模型上生成二维网格。
1. 在主菜单中选择网格 > 自动网格划分 > 自动网格平面... 。
midas FEA
图11 荷载 – 内力
We Analyze and Design the Future
15
桥墩承台
分析工况
为了分析生成分析工况。
1. 在主菜单中选择分析 > 分析工况…
2. 点击
。
3. 在名称中输入‘Linear’。
4. 将分析类型指定为线性静态。
5. 在添加或修改初始模型的组目录里选择荷载后拖放到应用里。
11
桥墩承台
18. 点击
。
19. 点击
后利用窗口选择选择输入Pier
Table模型下部的全部节点(共84个节点)。(参考图10 )。
20. 点击
。
21. 确认是勾选了自由度的所有选项。
MIDAS-FEA-教程有实例
操作步骤
17
分析 > 边界条件 > 约束…
边界组 : [BC 1] 选择标有[ O ]的1个节点 (参见右图) 点击[铰支] 键 点击[适用] 键
操作步骤
18
分析 > 边界条件 > 约束…
边界组 : [BC 2] 选择标有[ O ]的2个节点 (参见右图) 勾选 [T3] 点击[适用] 键
操作步骤
名称 : “Comp. Strength” 类型 : [规范] 规范 : [CEB-FIP] 混凝土28天抗压强度 : “4000” tonf/m2 水泥类型 (s) – “N, R : 0.25” 点击[重画] 键 点击[确认] 键
操作步骤
分析 > 时间依存材料 > 抗压强度…
10
点击[建立] 键 选择[各向同性] 表单 号 : “1” , 名称 : “Conc_C400” 模型类型 : [弹性] 弹性模量 : “2.793e6” tonf/m2 泊松比 : “0.167” 热膨胀系数 : “1e-5” 容重 : “2.5” tonf/m3 徐变/收缩 : [Creep/Shrinkage] 抗压强度 : [Comp. Strength] 点击[适用] 键 号 : “2” , 名称 : “Tendon” 模型类型 : [弹性] 弹性模量 : “2.0e7” tonf/m2 泊松比 : “0” 热膨胀系数 : “0” 容重 : “7.85” tonf/m3 徐变/收缩和抗压强度 : [无] 点击[确认] 键 点击[关闭] 键
操作步骤
几何 > 标准几何体 > 圆柱…
02
选择标有[ O ] 上下各2个子面 (参见右图) 点击[确认] 键
操作步骤
几何 > 删除 > 删除子面…
MIDASFEA教程有实例
详细描述 建立梁的几何模型和材料属性；
实例二：汽车碰撞模拟
在此添加您的文本17字
总结词：演示如何使用MIDASFEA进行汽车碰撞模拟，包 括建立模型、设置材料属性、定义接触和边界条件等。
在此添加您的文本16字
详细描述
在此添加您的文本16字
建立汽车模型，包括车身、发动机、底盘等部件；
总结词：介绍如何使用 MIDASFEA进行建筑结构的抗震 分析，包括建立模型、定义地震 波和查看结果等步骤。
运行抗震分析并查看结果，包括 位移、加速度和结构损伤等。
实例四：流体与结构的相互作用分析
总结词：演示如何使用MIDASFEA进行流体与结构的相 互作用分析，包括流体模型的建立、流体与结构之间的 耦合等步骤。
求解参数设置
包括迭代次数、收敛准则等，可根据需要进行设置。
求解过程监视
支持求解过程监视，可以实时查看求解进度和结果。
03
MIDASFEA进阶教程
非线性分析
01 非线性材料行为
介绍非线性材料的本构模型，如塑性、超弹性、 粘弹性等，以及如何在MIDASFEA中设置和模拟 这些行为。
02 非线性几何
探讨大变形、接触和碰撞等非线性几何问题的处 理方法，以及如何模拟材料破裂和损伤。
支持用户自定义材料属性， 以满足特定需求。
边界条件和载荷施加
边界条件
包括固定约束、滑动约束、旋转约束等，可 根据需要进行设置。
载荷施加
支持多种载荷类型，如力、力矩、压力等， 可根据需要进行设置。
载荷分布
支持将载荷施加在模型的特定区域或表面上。
求解设置
求解器选择
支持多种求解器，如静力分析、动力分析、流体分析 等。
midas FEA的CFD分析桥梁应用案例简介
midas FEA的CFD分析功能验证
• Midas FEA
• FLUENT Cd = 0.651
Cd = 0.600
MIDAS Information Technology Co., Ltd.
目 录
CFD的适用案例
1. 道路桥设计基准(2005)
• 结构静力设计中使用的风荷载：单位面积风压p采用设计基准风 速(V10)、空气密度(ρ)、抗力系数(Cd)、粗糙度响应系数(G)计算。
2. 索钢桥设计指南报告指南(2005) • 索桥的抗风安全性需要通过合理的步骤进行验算。
合理的步骤是指当地风环境和风速资料的收集、静力设计、使用风洞试验和 空气弹性分析预估索桥的动力响应、构件的安全性验算、使用性能验算等。
MIDAS Information Technology Co., Ltd.
CFD的适用案例
截面形状设计
- Cd、Cl、Cm
- 漩涡脱落(Vortex-shedding)
- 并列效应
行车安全性 – 隔音墙、挡风墙
动力分析
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2. 动风荷载
- 颤振：Flutter (Galloping)，扭转及竖向的发散振动 - 抖振：Buffeting，湍流成分引起的强迫振动
- 漩涡脱落：Vortex-shedding，周期性的尾流引起的谐振
MIDAS Information Technology Co., Ltd.
物体的动能反馈到流体上，流体引起的自激发散振动(self-excited)
斜拉索上发生的振动(Cable)
Wake galloping
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分析 > 荷载 >
操作步骤
钢筋预应力…
1 2
荷载组 : [Tendon 1] 在前处理工作目录树上选择网格组
[钢筋> Tendon(1)] (参见右图)
勾选 [后张(张拉力)] 开始端和结束端 : “405.8” tonf/m 点击[适用] 键
3
4
5
预应力梁
Step
23
1 2
分析 > 荷载 >
7
8
6
预应力梁
Step
27
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
分析 >
分析工况…
1
操作步骤
点击[添加] 键 名称 : [CS] 分析类型 : [施工阶段] 点击分析控制[ 2 3 4 8
]键
勾选 [徐变] & [收缩] 勾选 [考虑抗压强度随时间的变化] 点击[确认] 键 点击[关闭] 键 分析 > [求解...] 点击[确认] 键
13
14 15 16 17 18 19 20
点击[关闭] 键
预应力梁
Step
12
1 2 3 4
分析 >
特性…
2 3 1
操作步骤
建立 [3D] 号 : “1” , 名称 : “Beam” 在材料中选择[1: Conc_C400] 点击[确认] 键
4
预应力梁
Step
13 建立钢筋
操作步骤
1 2 3 4 5
(参见右图) 点击[铰支] 键 点击[适用] 键
2
3
4
预应力梁
Step
19
1 2 3 4
分析 > 边界条件 >
操作步骤
约束…
1
边界组 : [BC 2]
选择标有[ O ]的2个节点
(参见右图) 勾选 [T3] 点击[适用] 键
2
3
4
预应力梁
Step
20
1 2 3 4
分析 > 边界条件 >
操作步骤
约束…
Step
00
概要
三维施工阶段分析
预应力梁
模型
- 单位 : tonf, m - 各向同性弹性材料 - 收缩和徐变 - 钢筋单元 - 实体单元
荷载和边界条件
- 自重 - 钢筋预应力 - 约束 - 施工阶段
输出结果 - 变形
- 钢筋应力
预应力梁
Step
01
1
分析 >
分析控制 – 控制 表单
9
9 10
荷载步骤 : [开始步骤] 拖放 [BC 1] 到 [激活数据] 窗口 拖放 [Self Weight] 12
13
6
11 12 13
& [Tendon 1] 到 [激活数据] 勾选 [激活] 点击[保存] 键
预应力梁
Step
25
1 2 3 4 5 6 7 8
分析 > 施工阶段 >
操作步骤
1D 钢筋应力/应变…
双击[REINFORCEMENT
BAR, LOW,SXX]
特性窗口 : [等值线] 没有结果的单元或节点 : [特征边线] 点击[适用] 键
1
2
3
4
预应力梁
Step
31
( ) : “坐标 x, y” , < > : “相对 x, y”
预应力梁
Step
03
1
几何 >曲线 > 在工作平面上创建 >
操作步骤
B样条曲线…
位置 : “(24,2)” 转换方法 [坐标 x, y] 位置 : “(30, 2.8), (36, 2)” 在工作目录树上点击[鼠标右键] 位置 : “(36, 2)” 转换方法 [坐标 x, y] 位置 : “(48, 0.2), (60, 1.5)” 在工作目录树上点击[鼠标右键] 点击[取消] 键
[显示模式 > 特征边线]
1
2
预应力梁
Step
09
1 2 3 4 5 6
分析 > 时间依存材料 >
操作步骤
徐变/收缩…
2 1 3 4 5
名称 : “Creep/Shrinkage” 规范 : [CEB-FIP] 28天材龄抗压强度：“4000” tonf/m2 相对湿度 (40~99) : “70” % 构件的理论厚度 : “1.2” m 水泥类型 : [普通水泥或早强水泥
1
边界组 : [BC 2]
选择标有[ O ]的1个节点
(参见右图) 勾选 [T2] & [T3] 点击[确认] 键
2
3
4
预应力梁
Step
21
1 2 3
分析 > 荷载 >
操作步骤
自重…
1
荷载组 : [Self Weight] 自重因子 : [Z] “-1” 点击[确认] 键
2 3
预应力梁
Step
22
234Fra bibliotek预应力梁
Step
17
1 2 3 4
分析 > 边界条件 >
操作步骤
约束…
1
边界组 : [BC 1]
选择标有[ O ]的1个节点
(参见右图) 勾选 [T2] & [T3] 点击[适用] 键
2
3
4
预应力梁
Step
18
1 2 3 4
分析 > 边界条件 >
操作步骤
约束…
1
边界组 : [BC 1]
选择标有[ O ]的1个节点
5
操作步骤
分析类型 : [3D]
1
2
3 4 5
6
点击[
]键
单位 : [tonf , m] 点击[确认] 键 几何 > 工作平面 > 移动 – [参考平面] 表单
2
6 7
选择[XZ平面] 点击[确认] 键
4
7
3
分析控制对话框在程序开始时自动弹出.
4
预应力梁
Step
02
1
几何 >曲线 > 在工作平面上创建 >
分析 > 施工阶段 >
操作步骤
定义施工阶段…
1 4 5
点击[新建] 键 阶段名称 : [CS 1] 持续时间 : “20” 天 勾选 [附加步骤] 点击[附加步骤] 键 点击[确认] 键 单元龄期 : “5” 天 拖放 [Beam” & “Tendon(1)] 到 [激活数据] 窗口
2
8
10 11
7
操作步骤
钢筋预应力…
1
荷载组 : [Tendon 2] 在前处理工作目录树中选择网格组
2
[Reinforcement > Tendon(2)]
(参见右图)
3 4 5
勾选 [后张(张拉力)] 开始端和结束端 : “405.8” tonf/m 点击[确认] 键
3
4
5
预应力梁
Step
24
1 2 3 4 5 6 7 8
操作步骤
3
B样条曲线…
2
点击 法向视图 关闭 [栅格开关] 几何 > 曲线 > 在工作平面上创建 > [B样条曲线] 5 9 4 6 8 10
2
3
4 5 6 7 8 9 10 11
位置 : “(0, 1.5)”
1
转换方法为 [坐标 x, y] 位置 : “(12, 0.2), (24, 1.8)” 在工作目录树上点击[鼠标右键] 位置 : “(24, 1.8)” 转换方法为 [坐标 x, y] 位置 : “(30, 2.6), (36, 1.8)” 在工作目录树上点击鼠标右键
2
3
7 8
4 5 6 7
8
预应力梁
Step
15
1 2
前处理工作目录树 : 网格 >
操作步骤
网格组
选择[Beam] & [Beam 2] 点击鼠标右键并选择
[显示模式 > 渲染]
1
2
预应力梁
Step
16
1 2 3 4
分析 > 边界条件 >
操作步骤
约束 …
1
边界组 : [BC 1] 选择标有[ O ]的4个节点 (参见右图) 勾选 [T3] 点击[适用] 键
5
1
预应力梁
Step
29
1 2
点击 后处理数据 工具栏
操作步骤
1
点击[结果组幻灯] 键 点击[▲] 或[▼] 键转换阶段
2
Stage 1-2
Stage 3-2
Stage 2-2
预应力梁
Step
30
1 2 3 4
后处理工作目录树 : CS (Structural Nonlinear) > Stage 1, STEP 1 > 操作步骤
定义施工阶段…
1 2 3 4 5
点击[新建] 键 阶段名称 : [CS 2] 持续时间 : “20” 天 勾选 [附加步骤] 点击[附加步骤] 键 点击[确认] 键 单元龄期 : “5” 天 拖放 [Beam2” & “Tendon(2)] 到 [激活数据] 窗口
8
10
11 7
9
9 10
荷载步骤 : [开始步骤] 拖放 [BC 2] 到 [激活数据] 窗口 拖放 [Self Weight]
选择[杆截面] 表单 号 : “2” , 名称 : “Section” 点击[适用] 键 选择[杆] 表单 号 : “3” , 名称 : “Tendon” 2 在材料中选择[2: Tendon] 横截面面积 : “4.2997e-3” m2 勾选 [预应力钢筋] 与管道壁的摩擦系数: “0.3” 管道每米局部偏差影响系数: “0.006” 钢筋回缩 : “0.006” m 点击[确认] 键 点击[关闭] 键 1