MIDAS例题桥墩

例题 8. 桥墩

例题模型

本例题生成<图 1>的桥墩的实体有限元网格。

建立模型

利用曲线建模功能，绘制<图 2>的基础部的1/2对称截面形状。在<图 2>以虚线表示的部分是从圆柱扩展连接部的区间。

<图 1>

桥墩的实体有限元网

点击工具条的 (Top View ) 图标把视图转换为Top View 。

选择 Model>Curve>Create>Line 菜单。

如<图 3>，在直线生成对话框的 Point 1 输入 –3000,1500,0，打开 dx 、dy 、dz 选项输入 3000,0,0。按 Apply 键，则生成上面的直线。

如<图 3>，在曲线菜单目录选择 Translate Curve ，把生成的直线平移复制。

(-3000,1500)

3000

3000

(-1000,0) R=500

250

<图 2> 基础部1/2对称截面的形状

<图 3> 直线生成对话框

<图 4> 曲线平移对话框

作为目标曲线选择生成的曲线后，如<图 4>，在曲线平移对话框把 Mode 指定为 Copy ，选择 Connect by Curve 选项。在 Dy 输入 –3000 后，按 Apply 键平移复制直线，且两个终点用直线连接。

在曲线菜单目录选择 Circle ，绘制表示柱子部分的圆。

如<图 5>，在圆生成对话框 Center / Radius 的 Center Point 输入 –1000,0,0，在 Radius 输入 500 后，按 Apply 键。

对于表示柱子部的圆，若直接生成有限元网格，则无法不考虑扩展连接部的区间而任意生成有限元网格。因此若要分离连接部的区间，应在该位置断开圆。

在MESH 生成有限元网格的时候，在各曲线的始点和终点上分离有限元网格。

<图 5> 圆生成对话框

<图 7> 直线生成对话框

扩展连接部的区间

<图 6> 从扩展连接部的区间分离的有限元网格

在任意位置分割圆的时候，绘制经过该位置的临时直线后与圆执行交叉计算更方便。

为了绘制临时直线，在曲线菜单目录选择Line菜单。

如<图7>，在直线生成对话框的Point 1输入–750,150,0，打开dx、dy、dz选项输入500,0,0。按A pply键，则生成上面的临时直线。接着，将Point 1改为–750,–150,0 后，按Apply键生成下面的临时直线。

在曲线选择目录选择Intersect Curve菜单后，选择圆和两个临时直线，按Apply键分割圆。若想在交点分割目标曲线，在曲线的交叉计算对话框必须选择Split Curve选项。

/终点分割的区间

<图8> 圆的合并目标区间

如<图8>，生成圆的时候，基本上在始点(0︒)/终点(360︒)是分离的。对于要扩展的连接部的区间，想要在圆的始点/终点不分离有限元网格而生成好的有限元网格，最好是把分离的两个曲线合并。

为此可在曲线菜单目录选择Merge Curve，选择<图8>表示的两个曲线后，按Apply键。

现在基础部的1/2模型已经绘制完毕，接着来绘制表示要扩展的柱子形状的曲线。

在这例题用三维贝塞尔曲线绘制柱子的形状。

在曲线菜单目录选择Bezier Curve，如<图9-(1)>，输入4个控制点的坐标后按Apply键。

4个控制点中，贝塞尔曲线准确地经过始点和终点，而中间的两个控制点，曲线不经过而只用于控制曲线的形状。

连接部扩展区间

<图9-(1)> 贝塞尔曲线生成对话框

<图9-(2)> 绘制的贝塞尔曲线和连接部扩展区间

表示柱子形状的曲线，也应断开连接部的区间(参考<图9-(2)>)。

像断开柱子基础部的圆的时候一样，作任意两个经过连接部区间的直线后，执行交叉计算。

在曲线菜单目录选择Line。

在Point 1输入–6000,8000,0，打开dx、dy、dz输入2000,0,0。按Apply键在上面生成临时的直线。接着，将Point 1的坐标值改为–6000,6000,0后，按Apply键生成下面的临时直线。

在曲线菜单目录选择Intersect Curve菜单后，选择贝塞尔曲线和两个临时直线，按Apply键。

为了竖直地立起表示柱子形状的曲线，旋转移动目标曲线。

在曲线菜单目录选择Rotate Curve，作为旋转移动的目标曲线，选择所有表示柱子部的曲线。在曲线旋转移动对话框，Mode选择Mode，并在Rx输入90 后，按Apply键。

这样，就完成了生成桥墩的实体有限元网格所需的曲线的建模。

生成有限元网格

首先，在基础部的截面生成有限元网格。

基础部可以利用对平面曲线领域的自动有限元网格生成功能(Auto-mesh Planar Domain)，一次性生成有限元网格。但在基础部截面中要扩展为桥墩的圆形部分，若把在其内部生成的有限元网格登记为单独的Par t ，当扩展实体有限元网格的时候，可以方便地选择。故对圆形部分的内部和外部分别生成有限元网格。

点击工具条的 (Auto-mesh Planar Domain ) 图标。

如<图 10-(2)>，在定义目标平面领域的曲线选择表示圆形部的曲线。在这里，不选择为了分离连接部而绘制的两个临时直线。

<图 10-(1)> 平面曲线领域 自动有限元网格生成对话框

<图 10-(2)> 表示柱子部的曲线

<图 10-(3)> 柱子部生成的有限元网格

如<图 10-(1)>，在自动有限元生成对话框的 Element Size 输入 125，材质和厚度ID 分别指定为 1。选择Part 选项，要登记的Part 的名输入为 Ext-Part 后，按 Apply 键。如<图 10-(3)>，生成有限元网格。

然后在基础部剩下的部分生成有限元网格。

如<图 11-(1)>，在表示基础部的全体曲线中，选择除两个临时直线以外的其他所有曲线。在<图 10-(1)>的自动有限元网格生成对话框，Element Size 输入 600，关闭 Part 选项后，按 Apply 键。

如<图 11-(2)>，可以看到基础部上生成的板形有限元网格。

在扩展柱子部的实体有限元网格之前，为了在连接部能生成稠密的有限元网格，先在连接部扩展区间生成节点。

选择 Mesh>Node>Curve>Interpolating on Curve 菜单。

<图 11-(1)> 定义基础部的其他领域的曲线

<图 11-(2)> 基础部上生成的有限元网

格

<图 12-(1)> 曲线的节点生成对话框

<图 12-(2)> 连接部扩展区间的曲线