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1、1,结构力学求解器使用教程,土木工程系力学课题组制作,2,目录,3,1.软件简介,结构力学求解器(Structural Mechanics Solver,简称SM Solver)是一个面向教师、学生以及工程技术人员的计算机辅助分析计算软件,其求解内容包括了二维的平面结构(体系)几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、包络图、自由振动、弹性稳定、极限荷载等经典结构力学课程中所涉及的一系列问题,全部采用精确算法给出精确解答。,4,1.软件简介,在该网站可以下载软件共享版!,5,1.软件简介,观览器,命令编辑器,6,2.力学相关知识介绍, 结点:结点是在计算结构内力时出现的概念,结点一般是两个或
2、以上杆件的交点。,7,2.力学相关知识介绍,N, Nn, x, y Nn,结点编码; x,结点的x坐标; y,结点的y坐标。,结点命令,8,2.力学相关知识介绍, 单元:连接结点的杆件。,9,2.力学相关知识介绍,E, N1, N2 , DOF11, DOF12, DOF13, DOF21, DOF22, DOF23,单元命令,N1, N2,单元两端的结点码; 以下连接方式:1为连接,0为不连接: DOF11,杆端1处的x方向自由度的连接方式,缺省值=1; DOF12,杆端1处的y方向自由度的连接方式,缺省值=1; DOF13,杆端1处的转角方向自由度的连接方式,缺省值=0; DOF21,杆端
3、2处的x方向自由度的连接方式,缺省值=1; DOF22,杆端2处的y方向自由度的连接方式,缺省值=1; DOF23,杆端2处的转角方向自由度的连接方式,缺省值=0。,10,2.力学相关知识介绍, 位移约束:限制物体运动的其他物体或装置,包括连杆支座、铰支座、固定支座等6种支座。,11,2.力学相关知识介绍, 位移约束,ESUPT, Selem, SelemEnd, Stype , Sdir, Sdisx , Sdisy , SdixR,Selem,单元编码; SelemEnd, 单元杆端; Stype,单元杆端约束类型; Stype=1,x方向; Stype=2,y方向; Stype=3,转角
4、方向; Stype=4,x方向、y方向和转角方向; Stype=5,斜向; Sdir,支座方向,仅当Stype=5时需输入; Sdisx, x方向的支座位移,缺省值=0; Sdisy, y方向的支座位移,缺省值=0; SdisR, 转角方向的支座位移,缺省值=0。,12,2.力学相关知识介绍, 荷载条件:定义作用在单元上的集中荷载、集中力矩、均布荷载、均布力矩、线性分布荷载、线性分布力矩。,13,2.力学相关知识介绍, 荷载条件,ELOAD, Ln, Ltype, Lsize1 ,Lsize2 ,Lpos1 ,Lpos2 ,Ldir,Ln,荷载作用的单元码; Ltype,荷载类型; Ltype
5、=1(-1),集中荷载,指向(背离)单元; Ltype=2(-2),集中力矩,逆时(顺时)针方向; Ltype=3(-3),均布荷载,指向(背离)单元; Ltype=4(-4),均布力矩,逆时(顺时)针方向; Ltype=5(-5),线性荷载,指向(背离)单元; Ltype=6(-6),线性弯矩,逆时(顺时)针方向; Lsize1,Lsize2,荷载大小; 当Ltype=1, -1, 2, -2, 3, -3, 4, -4时,输入Lsize1; 当Ltype=5, -5, 6, -6时,输入Lsize1及Lsize2; Lsize1,荷载起点的大小; Lsize2,荷载终点的大小; Lpos1
6、,荷载起点至单元杆端1的距离与杆长的比值,缺省值=0; Lpos2,荷载起点至单元杆端1的距离与杆长的比值,缺省值=1; Ldir,荷载方向(度),仅当Ltype=1,3,5或-1,-3,-5时输入,缺省值=0。,14,2.力学相关知识介绍, 单元材料性质:定义一个或多个单元的抗拉刚度、抗弯刚度、均布质量、极限弯矩、抗剪刚度等。计算刚度、极限荷载等计算时使用。,15,2.力学相关知识介绍,ESUPT, Selem, SelemEnd, Stype , Sdir, Sdisx , Sdisy , SdixR,Selem,单元编码; SelemEnd, 单元杆端; Stype,单元杆端约束类型;
7、Stype=1,x方向; Stype=2,y方向; Stype=3,转角方向; Stype=4,x方向、y方向和转角方向; Stype=5,斜向; Sdir,支座方向,仅当Stype=5时需输入; Sdisx, x方向的支座位移,缺省值=0; Sdisy, y方向的支座位移,缺省值=0; SdisR, 转角方向的支座位移,缺省值=0。, 单元材料性质,16,2.力学相关知识介绍,计算杆件轴向拉伸和轴向压缩变形时使用, 单元材料性质,17,2.力学相关知识介绍,计算杆件弯曲变形时使用,yc=ycq+ycm=, 单元材料性质,18,2.力学相关知识介绍,计算杆件极限荷载时使用, 结构或杆件的内力计
8、算步骤,19,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的内力计算步骤,20,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的内力计算步骤,21,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的内力计算步骤,22,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的内力计算步骤,23,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的内力计算步骤,静定结构内力计算不必输入材料性质; 超静定结构内力计算必须输入材料性质,EA设置为无穷大,其他项要根据实际情况而定,轴向刚度EA则根据理论来确定。,24,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的内力计算步骤,弯矩图,25,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的位移计算步骤,26,3.力学求解器建模步骤,
9、 结构或杆件的位移计算步骤,27,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的位移计算步骤,28,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的位移计算步骤,29,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的位移计算步骤,1.如考虑轴向压缩变形,必须输入各个杆件的抗拉刚度EA,抗弯刚度EI设为无穷大,抗剪刚度与温度改变为可选项; 2.如考虑弯曲变形,必须输入各个杆件的抗弯刚度EI,抗拉刚度EA设为无穷大,抗剪刚度与温度改变为可选项。,30,3.力学求解器建模步骤, 结构或杆件的位移计算步骤,位移计算选项框,在位移显示处选择结构,在杆端位移值处打勾。 该杆件的总位移为-3.185mm,31,4.计算功能分类,自动求
10、解功能: (1)平面体系的几何组成分析,对于可变体系可静态或动画显示机构模态; (2)平面静定结构和超静定结构的内力计算和位移计算,并绘制内力图和位移图; (3)平面结构的自由振动和弹性稳定分析,计算前若干阶频率和失稳荷载,并静态或动画显示各阶振型和失稳模态; (4)平面结构的极限分析,求解极限荷载,并可静态或动画显示单向机构运动模态; (5)平面结构的影响线分析,并绘制影响线图。 (6) 平面结构的内力包络图分析,并绘制包络图。,32,4.计算功能分类,智能求解功能: (1)平面体系的几何构造分析:按三刚片法则求解,给出求解步骤; (2)平面桁架的截面法:找出使指定杆为截面单杆的所有截面; (3)平面静定组合结构:给出求解步骤。 其他辅助功能: (1)强大的命令文档编辑及文件读写功能; (2)二维结构的图形显示;,结构力学求解器功能众多,以上提到的计算方法在软件的帮助文件中有详细讲解。,33,结构力学求解器使用教程,土木工程系力学课题组制作,Thank You!,