Midas-civil迈达斯考试复习资料

1．填空302．名词10’=2’*53．判断10’=1’*104．简答35’=5’*75．论述15’=15’*1P2所谓有限元就是用于建立分析模型数据、表达结构构件特性的元素，它是由连续的结构构件按有限元法划分而成的，它必须充分反映结构受力特性。有限元结构分析模型构成的三要素：节点、单元和边界条件。节点用来确定构件的位置，单元用于表达结构构件的元素，边界条件用来表达结构与相邻或大地之间的连接方式。有限元软件组成的三大模块：前处理模块、求解模块和后处理模块。前处理模块用来建立结构有限元模型，包括确定单元的种类、材料特性、几何特性、单元之间的连接处理等。求解模块一般包括边界条件的施加、求解器的选择、荷载施加策略及一些求解选项的设置。后处理模块用来将分析的结果输出，比如输出位移、应力的云图、荷载——位移曲线等。Midascivil有两个模式：前处理模式和后处理模式。前处理模式包括了建模、材料和截面的定义、荷载施加、边界条件施加、分析选项设置和求解等内容。模型修改必须在前处理模式下进行。后处理模式包括结果计算结果的输出等内容。P2了解主菜单内容P9单位体系设定Midascivil可以在前处理和后处理模式下对单位系进行任意变更。一般在初次使用时设定为最常用的单位体系，下次再启动软件仍然是上次的设置。P12激活和钝化功能激活和钝化功能主要用于两个方面：一是前后处理器中用来显示或隐藏部分单元，以便建模或观察模型时更方便，钝化的单元和节点并不是被删除了，只是不显示在模型中，被钝化的单元和节点仍然参与计算；二是施工阶段分析时，用来模拟施工过程。P12数据文件数据文件主要的两种格式：mcb和mct格式。Mcb格式文件为二进制文件，存盘操作即可产生，前处理模式下的建模成果及一些求解设置全被保存在该格式文件中（不能直接打开）。Mct格式文件为文本文件，可以通过MCT命令窗口或文本编辑器对其进行修改，该文件包含的也是前处理模式下的建模成果及一些求解设置，但因为是以命令形式保存，其文件规模要比mcb文件小很多。P14数据输入Midascivil数据输入时需注意的问题及使用技巧：1.在一个数据输入栏中同时输入几个数据时，使用逗号或空格来间隔。4.在输入长数据时，如需反复输入相同的长度，只需要输入“反复次数@长度”即可。如22.3,22.3,22.3,22.3,22.3,写成4@22.3。5.将选择的数据直接用键盘输入时，如果要输入的节点号或单元号是连续的号码或是以一定增量增加，就可以简单地以“开始号to(t)结束号”或“开始号to(t)结束号by增量”的形式来输入。如21,22，…54,55,56写成21to56或21t56，将35,45,55，…105写成35to105by10或35t105by10。P15在进行实例分析之前，应该对所要分析的问题做出总体的规划，包括力学模型的简化、单元类型的选择、是否考虑材料非线性、是否为大变形、是动力分析还是静力分析、是否考虑稳定、荷载的特点等。P23坐标系Midascivil软件使用中会用到的坐标系：全局坐标系、单元坐标系、节点坐标系和用户自定义坐标系。全局坐标系是由XYZ、、三轴满足右手螺旋法则的空间直角坐标系，用大写XYZ、、表示三个轴的方向。通常利用该坐标系表达节点坐标、节点位移、节点反力及相关节点的其他输入数据。单元坐标系是局部坐标系，是由xyz、、三轴满足右手螺旋法则的空间直角坐标系，用小写xyz、、表示三个轴的方向。通常利用该坐标系表达单元内力、单元应力、相关于单元的其他输入和输出数据。节点坐标系也是xyz、、三轴满足右手螺旋法则的空间直角坐标系，用小写xyz、、表示三个轴的方向。结构端部节点的约束（支撑）方向、弹簧支撑方向及节点的强制位移方向同全局坐标系的坐标轴方向不吻合时，通常采用节点坐标系。用户自定义坐标系是快速建立复杂模型的有效手段。P24四种坐标系的关系和区别：全局坐标系是整体坐标系，不可以改变；单元坐标系主要用于单元计算结果的输入与输出，可以通过改变单元角的方法改变；节点坐标系用来施加边界条件；用户自定义坐标系用来建模。P251.桁架单元。桁架单元是线单元。线单元是指杆单元、只受拉单元、只受压单元、梁单元及变截面单元的总称。桁架单元是空间二力杆，它只能传递轴向的拉力和压力。通常利用该单元做空间桁架结构或支撑结构的受力分析。一个单元有两个节点，每个节点有三个平动自由度。2.只受拉单元。只受拉单元其节点自由度和单元坐标系与普通桁架单元相同。只受拉单元有三种：只受拉桁架、钩单元和索单元。它们都只能传递轴向拉力。只受拉桁架、钩单元都是非线性单元，做静力分析的结构中包含非线性单元或非线性边界时需要迭代计算。做线性分析时，定义的索单元将转换为等效桁架单元；作几何非线性分析时，定义的索单元自动转化为弹性悬索单元。3.只受压/间隙单元，其自由度和单元坐标系与普通桁架单元相同。只压拉单元有两种：只受压桁架和间隙单元。它们都只能传递轴向压力。只受桁架和间隙单元都是非线性单元，它们可以输入初始拉力荷载。单元类型单元线性传力类型节点和自由度作用桁架单元线单元轴向的拉力和压力一个单元有两个节点，每个节点有三个平动自由度通常利用该单元做空间桁架结构或支撑结构的受力分析只受拉单元非线性单元轴向拉力同桁架单元做线性分析时，定义的索单元将转换为等效桁架单元；作几何非线性分析时，定义的索单元自动转化为弹性悬索单元只受压/间隙单元非线性单元轴向压力同桁架单元输入初始拉力荷载4.梁单元。由两个节点构成，每个节点有3个平动和3个转动共6个自由度，是“等截面或变截面三维梁单元”，具有拉、压、剪、扭的变形刚度。梁单元与桁架等于具有相同的单元坐标系，角的定义也相同。利用Midascivil软件分析变截面梁时，截面面积、有效抗剪面积及截面的抗扭刚度都是单元轴向x轴的线性函数。梁单元上作用的荷载有跨中集中荷载、分布荷载、温度荷载及预应力荷载等。Midascivil的梁单元各个节点之间默认是刚接，如想铰接、滑动或滚动，则可以通过释放梁端约束（自由度）的方法实现。设置梁端部刚域的作用：在钢结构构件的节点处往往有节点板，该节点处的刚度相对要连接的构件很大，同时有很可能各个杆件的轴线不交于一点。刚或钢筋混凝土立柱与梁刚性连接时，角隅处存在梁柱效应，刚度很大，梁、柱变形时此处的交角基本不会变化，而用线单元建模时一般将梁、柱的轴线相交于轴线延长线撒上，交点即节点，从而考虑不了这种梁柱的“重叠”。有限元处理此问题的方法就是设置梁端部刚域或梁端部偏移，让连接处一定区域内杆件的刚度非常大。温度梯度用于输入梁或板单元顶面和底面的温度差，单元顶面和底面之间的温度直线过度。温度分析适用于具有弯曲刚度的单元，如梁和板单元。5.板单元。板单元是由同一平面的3~4个节点构成，具有面内和面外刚度。根据平面外刚度不同可以把单元划分成薄板单元和厚板单元，都属于小挠度弹性板单元。板单元需要输入的厚度有两种，一种是面内厚度，二是面外厚度。三节点三角形板单元仅有一个高斯积分点。四节点四边形板单元有四个高斯积分点。利用四边形单元划分结构，可得到较为精确的位移及应力的分析指。利用三角形单元划分结构，虽然可以得到较为精确的位移分析值，但得到的应力值的计算误差较大。所以为了得到精确的分析结构，通常采用四边形单元作为结构主单元，而三角形单元作为不同尺寸单元间的过渡型单元。6.实体单元。实体单元分别是由4个节点、6个节点、8个节点构成三角形椎体、三角形柱体、六面体等立体形状的三位实体单元。每个节点都只具有3个坐标轴方向的平动自由度。利用六面体（8节点）单元（8节点）划分结构，可以得到较为精确的位移及应力的分析结果；利用四面体（4节点）或三棱柱（6节点）单元划分结构，虽然可以得到较为精确的位移结果，但得到的应力值误差较大。所以为了得到较为精确的分析结果，通常采用六面体单元作为结果的主单元，利用四面体单元或三棱柱单元作为不同尺寸的过渡型单元。四面体（4节点）单元仅有1个高斯积分点，三棱柱（6节点）单元有6个高斯积分点，六面体单元（8节点）单元有8个高斯积分点。体单元每个节点和单元中心处的应力均通过其所有的高斯积分点应力外推计算而得。P57不同单元类型之间的连接自由度不协调问题的原因及解决办法：当模型中出现两种及以上的单元类型时，由于各个单元类型的节点自由度不尽相同，此时存在单元的连接问题，即自由度不协调问题。处理自由度不协调问题可以使用设置虚拟单元的方法。P59使用正交各相异性材料时，需要注意的事项：1．材料特性以单元的局部坐标轴为基准。2．不同单元类型适用的弹性模量成分如下：线单元（桁架、梁）：局部坐标轴x方向；二维单元（板、平面）：局部坐标轴x、y方向；三维单元（实体）：局部坐标轴x、y、z方向。3．正交各向异性材料的泊松比要满足以下条件：xyyxxExzzxxzEEyzzyyzEExEyEzE——杨氏弹性模量；正交异性材料一般用于以下情况：（1）因配筋不同，局部坐标轴x、y的刚度不同的墙体。（2）因加固处理导致局部坐标轴x、y的刚度不同的桥面板。P60时间依存性材料对混凝土材料可以指定与时间的相关的属性，主要用于考虑混凝土徐变、收缩以及强度和弹性模量等龄期效应的水化热分析和施工阶段分析。徐变度：在不变的单位应力作用下的应变（不包含瞬时弹性应变）。柔度系数：遭不变的单位应力作用下的应变（包含瞬时弹性应变）。柔度系数=瞬时应变+徐应变徐变系数：徐变与弹性应变的比。徐变系数=徐变度x开始加载时的弹性模量P63弹塑性与非线性概念土木工程中常用的钢材和混凝土等建筑材料一般都是弹塑性材料。弹塑性材料进入塑性的特征是，当荷载卸去以后存在不可恢复的永久变形。弹性变形在卸载后是完全可以恢复的，塑性变形在卸载后是完全不可以恢复的。线性材料指其应力——应变关系曲线是一条直线，非线性材料指其应力——应变关系曲线是一条曲线。非线性材料和弹塑性材料是不同的概念，弹塑性材料一般是非线性材料。P64硬化概念工程中大多数材料都存在一个比较明显的极限应力0s，应力低于0s时，材料一般保持为线弹性。如应力达到0s以后，应力不再增加，而材料变形继续增加，即变形处于不定的流动状态，则称材料为理想弹塑性材料。如应力达到0s以后，再增加变形，应力也必须增加，则称材料时应变硬化的。P65屈服准则屈服准则是一般（空间）应力状态规定材料开始塑性变形时的应力状态的准则。在应力空间上将各个方向的屈服点绘成一个曲面就是屈服面。P66硬化法则硬化法则是用来规定材料进入塑性变形后的后继屈服函数在应力空间中变化的规则。通常采用的硬化法则有：各向同性硬化法则、随动硬化法则、混合硬化法则。P68截面定义需要用户给定截面数据的是：桁架、只受拉、只受压、索、间隙、钩、梁单元等线单元。这些单元进行结构分析时，在计算过程中仅使用截面面积数据，但为了显示截面形状（消隐）功能，同时也需要输入截面尺寸数据。对梁单元，截面特性是指其截面面积、抗弯惯性矩、抗扭惯性矩、有效剪切面积和截面面积等需要用户给定厚度的是：板单元。不需要用户输入截面和厚度数据的是：实体单元。因为实体单元是根据空间布置的节点包围而成，几何信息全面。P70计算钢——混凝土截面刚度时，只能讲混凝土截面换算为等效钢材截面。所谓的等效就是作用合力等效和重量等效。混凝土截面的面积等效为原来的/csEE倍，其合力作用位置不变，并据此计算等效后总的截面特性。之所以等效，就是因为计算所用的力学公式要求截面是均质的。P76钢混叠合截面刚度Midascivil按照换算截面特性计算钢混叠合梁的刚度，得到荷载作用下的内力和变形，对每个位置的正应力进行全截面积分得到该位置的轴力和弯矩。钢混叠合梁计算联合截面刚度时，将混凝土换算为钢材来计算。P77SPC（截面特性计算器）的各种功能简化了截面数据得输入，主要有：（1）使用（import）功能可以导入autoCAD的DXF文件；（2）SPC可以对输入的截面进行完全自动的网格划分；（3）能够计算由不同材料组成的联合截面。P80Plane形式截面