结构数值仿真-实验指导书

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1、《结构力学》数值仿真实验课程指导书《结构力学》实验课程结构数值仿真实验实验教学指导书土木与建筑学院结构实验中心2009年09月修订19《结构力学》数值仿真实验课程指导书《结构力学》结构仿真实验指导书一、实验内容、目标、要求1.实验内容对《结构力学》课程中静定结构、超静定结构的内力、位移计算和结构影响线的基础上，采用结构数值的计算方法，通过计算软件完成同一结构的仿真分析，并将两种计算结果进行对比，找到数值分析方法和《结构力学》基本求解方法的差异，并对电算原理进行初探性学习。2.实验目的1）锻炼学生计算

2、分析能力，激发学生的学习兴趣；2）通过仿真试验可拓展专业课的教学空间,激发学生学习兴趣,增加教与学的互动性,使学生更多地了解复杂结构的试验过程,从而更深刻地理解所学《结构力学》课程内容。3）通过数值仿真计算和《结构力学》中解析法(力法、位移法等)，验证所学结构力学方法的正确性；4）对电算原理及有限元理论有初步认识，并开始初探性学习；3.实验要求计算机，安装有MIDAS/civil等有限元计算软件。预习指导书和数值计算仿真过程录像。二、实验指导内容本实验课程，安排学习的课程分为二个阶段：初级阶段和提高

3、阶段。第一阶段为初级阶段，这个阶段是每个学生必须掌握的。主要内容有：1、连续梁结构仿真分析；2、桁架结构仿真分析；3、框架结构仿真分析；4、拱结构仿真分析；19《结构力学》数值仿真实验课程指导书1、影响线及内力包络图分析。第二阶段为提高阶段，这个阶段对结构仿真有兴趣的同学进行研究。主要内容有：1、板单元仿真分析；2、实体单元分析；3、弹簧单元分析4、强制位移分析5、预应力分析6、自振频率分析三、实验报告要求1、每人一个题目，完成结构的《结构力学》的手算计算，手算计算需要详细，要求手写在实验报告之中；

4、2、在完成上述手算工作后，进行结构数值仿真计算，描述重要操作过程；3、结构数值仿真计算结果打印在实验报告之中；4、将结构数值仿真计算结果与《结构力学》手算结果进行对照，误差分析；19《结构力学》结构仿真实验——初级课程：连续梁例题讲稿初级课程:连续梁分析概述比较连续梁和多跨静定梁受均布荷载和温度荷载（上下面的温差）时的反力、位移、内力。3跨连续两次超静定3跨静定3跨连续1次超静定图1.1分析模型Ø材料钢材:Grade3Ø截面数值:箱形截面400×200×12mmØ荷载1.均布荷载:1.0tonf/m

5、2.温度荷载:ΔT=5℃(上下面的温度差)设定基本环境打开新文件，以‘连续梁分析.mgb’为名存档。单位体系设定为‘m’和‘tonf’。文件/新文件19《结构力学》结构仿真实验——初级课程：连续梁例题讲稿文件/存档(连续梁分析)工具/单位体系长度>m;力>tonf¿图1.2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¿设定材料以及截面材料选择钢材GB（S）（中国标准规格），定义截面。模型/材料和截面特性/材料名称(Grade3)设计类型>钢材规范>GB(S);数据库>Gr

6、ade3¿模型/材料和截面特性/截面截面数据截面号(1);截面形状>箱形截面;19《结构力学》结构仿真实验——初级课程：连续梁例题讲稿用户：如图输入;名称>400×200×12¿²选择“数据库”中的任意材料，材料的基本特性值（弹性模量、泊松比、线膨胀系数、容重）将自动输出。图1.3定义材料图1.4定义截面建立节点和单元为了生成连续梁单元，首先输入节点。²参照用户手册的“输入单元时主要考虑事项”正面,捕捉点(关),捕捉轴线(关)捕捉节点(开),捕捉单元(开),自动对齐模型/节点/建立节点坐标(x,y,

7、z)(0,0,0)¿图1.5建立节点19《结构力学》结构仿真实验——初级课程：连续梁例题讲稿用扩展单元功能来建立连续梁。模型/单元/扩展单元全选²输入梁单元.关于梁单元的详细事项参照在线帮助的“单元类型”的“梁单元”部分扩展类型>节点à线单元单元属性>单元类型>梁单元²材料>1:Grade3;截面>1:400*200*12;Beta角(0)生成形式>复制和移动;复制和移动>任意间距方向>x;间距(3@5/3,8@10/8,3@5/3)¿ZX图1.6建立单元19《结构力学》结构仿真实验——初级课程：连

8、续梁例题讲稿输入边界条件3维空间的节点有6个自由度(Dx,Dy,Dz,Rx,Ry,Rz)。但结构类型已设定为X-Z平面（程序将自动约束Y方向的位移Dy和绕X轴和Z轴的转动Rx,Rz），所以只剩下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/一般支承节点号(开)单选(节点:4)选择>添加;支承条件类型>Dx,Dz(开)¿单选(节点:1,12,15);支承条件类型>Dz(开)¿图图1.7输入边界条件19《结构力学》结构