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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.MIDAS 培训资料第一章 关关于MIDDAS/CCivill1.1 midaas软件/Ciivil简简介MIDASS系列软件件是以有限限元为理论论基础开发发的分析和和设计软件件。早在1989年韩国浦浦项集团成成立CAD/CAE研发机构构开始专门门研发MIDAAS系列软件件，于2000年9月正式成成立Infoormattion Techhnoloogy CCo., Ltd.(简称MIDAAS ITT)。目前MIDAAS系列软件件包含建筑筑（Gen），桥梁(C
2、ivvil)，岩土隧隧道(GTSS)，机械(MECC)，基础(SDSS)，有限元元网格划分分(FX+)等多种软软件。在计算机技技术方面，MIDAAS/Ciivil所使用的的是客体指指向性计算算机语言Visuual CC+，因此可可以充分地地使32biit视窗环境境的优点和和特点得到到发挥。以以用户为中中心的输入入输出功能能使用的是是精确而且且直观的用用户界面和和尖端的电电脑图形技技术，从而而为考虑施施工阶段或或者材料时时间依存性性的土木建建筑物的建建模和分析析提供了很很大的便利利。在结构设计计方面，MIDAAS/Ciivil全面强化化了实际工工作中结构构分析所需需要的分析析功能。通通过在已有有
3、的有限元元库中加入入索单元、钩钩单元、间间隙单元等等非线性要要素，结合合施工阶段段、时间依依存性、几几何非线性性等最新结结构分析理理论，从而而计算出更更加准确的的和切合实实际的分析析结果。建模技术采采用的是自自行开发的的新概念CCAD形式式的建模技技术，可以以更加提高高建模效率率。特别是是由于拥有有如桥梁建建模助手等等高效自动动化建模功功能，所以以只要输入入截面形状状、桥梁特特点、预应应力桥的钢钢束位置等等基本数据据，就可以以自动建立立桥梁模型型以及施工工阶段的各各种数据。悬索桥完成成系模型为青潭大桥桥的抗震设设计所进行行的特征值值分析栈桥模型墩柱静力分分析1.2 MMIDASS/Civvil
4、的适适用领域MIDASS/Civvil的适适用领域如如下。所有形形式的桥梁梁分析与设设计钢筋混凝土土桥、钢桥桥、联合梁梁桥、预应应力桥、悬悬索桥、斜斜张桥大体积积混凝土的的水化热分分析桥台、桥墩墩、防波堤堤、地铁、其其它基础建建筑地下建建筑的分析析地铁、通信信电缆管道道、上下水水处理设施施、隧道发电站站及工业设设施结构设设计发电站、铁铁塔、压力力容器、水水塔等其它国国家基础建建设结构设设计飞机场、大大坝、港湾湾等1.3 MIDAAS/Ciivil的的特点*提供菜单单交互式、表表格输入、导导入CA
5、D等灵活多多样的建模模功能。*提供供刚构桥、板板型桥、箱箱梁桥、顶顶推法桥梁梁、悬臂法法桥梁、移移动支架/满堂支架架法桥梁、悬悬索桥、斜斜拉桥的建建模助手。*提供供中国、美美国、英国国、德国、欧欧洲、日本本、韩国等等国家的材材料和截面面数据库，以以及混凝土土收缩和徐徐变规范和和移动何在在规范。*提供供桁架、一一般梁/边截面梁梁、平面应应力/平面应变变、只受拉拉/只受压、钩钩、索、板板、实体单单元等工程程实际时所所需的各种种有限元模模型。*提供供静力分析析、动力分分析、静/动力弹塑塑性分析、几几何非线形形分析、优优化索力、屈屈曲分析、移移动荷载分分析（影响响线/影响面分分析）、支支座沉降分分析、
6、施工工阶段分析析、联合截截面施工阶阶段分析等等功能。*在后后处理中，可可以根据设设计规范自自动生成荷荷载组合，也也可以添加加和修改荷荷载组合。*可以以输出各种种反力、位位移、内力力和应力的的图形、表表格和文本本。*可在在进行结构构分析后对对多种形式式的梁、柱柱截面进行行设计和验验算。1.4 分分析框图1.5 操操作界面第二章 土木结构构分析2.1 MMIDASS/Civvil 中的数值值分析模型型结构分析模模型是由节节点、单元元及边界条条件三要素素所构成的的。其中，节节点是用来来确定构件件的位置；单元是用用分析模型型数据表达达结构构件件的元素，它它是由连续续的结构构构件按有限限元法划分分而成的
7、；边界条件件是用来表表达所研究究的对象结结构与相邻邻的结构之之间的连接接方式。所谓的结构构分析就是是为了研究究结构的力力学性能，建建立结构的的数值分析析模型，利利用假定的的外部环境境作用，对对数学模型型作理论性性的实验分分析的总过过程。在结构分析析时，需要要准确的表表现结构的的特性和结结构所处的的外部环境境。其中外外部环境主主要就是指指荷载因素素。可通过过规范或者者一些现有有的统计资资料得到。但但是，要想想把握好结结构的特性性，充分地地了解结构构的受力性性能，则不不是一件非非常简单的的事情。它它将直接影影响到结构构的受力分分析结果。因此，作结结构分析时时必须充分分细致的了了解实际结结构的材料料
8、特性，掌掌握结构的的变形能力力即刚度，选选择合理的的有限计算算单元，使使得计算结结构模型同同实际结构构相接近，使使计算结果果同实际结结构相符合合。但是，通常常结构的形形状是复杂杂的，而且且很难精确确地把握其其材料的物物理特性。要要想把结构构的刚度（即即变形能力力）和质量量精确地反反映到计算算结构模型型上，将会会花去很大大的精力和和时间，有有时有可能能带来事倍倍功半的效效果。因此此，进行结结构分析时时，在不破破坏整体结结构特征的的前提下，必必须做到简简化、调整整计算结构构的数学模模型，使得得用最少的的投入，得得到最佳的的结果。例如，对桥桥梁的主梁梁建立数学学模型时，不不使用板形形单元（平平面应力
9、单单元或板单单元），而采采用线形单单元（桁架架单元或梁梁单元）时时，不但缩缩短结构分分析时间，而而且更便于作结结构设计。所谓的有限限元（Finiite EElemeent)就是用分分析模型数数据表达结结构构件特特性的元素，它是由由连续的结结构构件按按有限元法法划分而成成的。它必必须充分的的反映结构构受力特性，但通通常很难做做到用数学学的方法完完整地反映映出实际结结构固有的的特性。因此，作为为用户必须须充分地了了解实际结结构的受力力性能，掌掌握好各种种有限单元元的力学特性，以以便较好的的选择有限限单元，正正确地做到到结构分析析和设计。2.2 坐坐标系和节节点MIDASS/Civvil 软件使用用
10、如下几个个坐标系系系统。. 全局局坐标系 (Glloball Cooordinnate Systtem). 单元元坐标系 (Ellemennt Cooordiinatee Sysstem). 节点点坐标系 (Noode llocall Cooordinnate Systtem)全局坐标系系是由X 、Y 、Z 三轴满足足右手螺旋旋法则的空空间直角坐坐标系(Connventtionaal Caartessian Coorrdinaate SSysteem)，用大写X、Y、Z 表示三个个轴的方向向。 通常利用用该坐标系系表达节点点坐标、节节点位移、节节点反力及及相关于节节点的其它它输入数据据。全局坐
11、标系系是用来确确定所分析析对象结构构空间位置置的坐标系系统。启动动MIDAAS/Ciivil软件，在在系统界面面视窗区，将将自动生成成基准点 (Reefereence Poinnt) 即全局坐坐标系的原原点X=0、Y=0、Z=0 和全局坐坐标系统。其其中Z 轴的方向向平行于重重力加速度度方向并与与其反向。因因此利用软软件建立结结构的计算算模型时，建建议做到结结构的垂直直方向与全全局坐标系系的Z 轴平行建建模，将有有利于结构构分析。单元坐标系系也是由x、y、z 三轴满足足右手螺旋旋法则的空空间直角坐坐标系统，可可用小写x、y、z 表示三个个轴的方向向。通常利利用该坐标标系表达单单元内力、单单元应
12、力及及相关于单单元的其它它输入数据据。结构端端部节点的的约束（支支撑）方向向、弹簧支支撑方向及及节点的强强制位移方方向同全局局坐标系的的坐标轴方方向不相吻吻合时，通通常采用节节点坐标系系。节点坐标系系也是由x、y、z 三轴满足足右手螺旋旋法则的空空间直角坐坐标系统，可可用小写x、y、z 表示三个个轴的方向向。全局坐标系系和节点坐坐标2.3 单单元种类及及主要考虑虑事项MIDASS/Civvil 使使用以下几几种单元类类型。桁架单单元 (TTrusss Eleementt)只受拉拉单元 (Tenssion-onlyy Eleementt, 包含含Hookk
13、 功能)索单元元 (Caable Elemment)只受压压单元 (Comppresssion-onlyy Eleementt, 包含含Gap 功能)梁单元元/变截面梁梁单元 (Beamm Eleementt/Tapperedd Beaam Ellemennt)平面应应力单元 (Plaane SStresss Ellemennt)板单元元 (Pllate Elemment)平面应应变单元 (2D Planne Sttrainn Eleementt)平面轴轴
14、对称单元元 (2DD Axiisymmmetriic Ellemennt)空间单单元 (SSolidd Eleementt)输入有限单单元就是输输入相关于于单元的种种类、材料料特性、刚刚度大小的的数据和输输入确定单单元位置、形形状和大小小的节点数数据的过程程。2.3.11桁架单元元(Trusss Ellemennt) 一般般事项由2 个节节点构成的的桁架单元元是属于“单向受拉拉-受压的三三维线性单单元(UniaaxiallTenssion-Comppresssion 3D LLine Elemment)”，它只能能传递轴向向的拉力和和压力。通通常利用该该
15、单元做空空间桁架结结构(Spacce Trruss) 或交叉叉支撑结构构(DiaggonallBracce)的受受力分析。 单元元自由度和和单元坐标标系桁架单元的的两端各有有一个沿单单元坐标系系的x 轴方向向的位移，它它具有两个个自由度。单单元坐标系系是单元的的内力及单单元的应力力输出的基基准。在梁梁单元上，单单元的抗剪剪刚度和抗抗弯刚度输输入方向依依据单元坐坐标系。所所以在做结结构分析时时必须正确确地理解单单元坐标系系的概念。对于桁架单单元、只受受拉单元及及只仅受压压单元等只只具有轴向向刚度的单单元而言，只只有单元坐坐标系的x 轴有意义义，它是确确定结构变变形的基准准，但
16、利用用y、z 轴可确定定桁架截面面在视窗上上的方向 。为便于用户户使用MIDAAS/Ciivil 软件，通通常可利用用 角 来表示单单元坐标系系的 y,zz 轴方向。线性单元的的单元坐标标系里，x 轴的方向向将平行于于节点N1 和节点N2 的连连线方向（参参照下图） 如果，单单元坐标系系的x 轴平行于于全局坐标标系的Z 轴， 角是全局局坐标系X 轴与单元元坐标系z 轴件的夹夹角。该角角度的正负负符号是，以以单元坐标标系的x 轴为旋转转轴依据右右手螺旋法法则来确定定。 如果单元元坐标系的的x 轴与全局局坐标系的的Z 轴不相互互平行时， 角是全局局坐标系的的Z 轴与单元元坐标系的的x-z 轴所构成成的平面间间的夹角。 角概念念单元内力输输出单元的输出出内力符号号见图1.3 所示示，图中以以箭头指示示方向为正正“+”。桁架单元的的单元坐标标系及单元元的输出内内
