midas时程分析
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midas时程分析16. 时程分析概述对下⾯受移动荷载的简⽀梁运⾏时程分析。
材料弹性模量 : 2.4?1011 psi容重(γ) : 0.1 lbf/in3截⾯截⾯⾯积(Area) : 1.0 in2截⾯惯性矩(Iyy) : 0.083333 in4半径(radius) : 10.0 in厚度(thickness) : 2.0 in重⼒加速度(g) : 1.0 in/sec2速度容重整体坐标系原点(a)受移动荷载的简⽀梁(b)时程荷载函数图 16.1 分析模型模型是受600 in/sec速度的移动荷载的简⽀梁结构。
通过时程分析了解动⼒荷载下结构的反映,改变荷载周期来查看共振的影响。
设定基本环境打开新⽂件以‘时程分析 1.mgb’为名保存.⽂件 / 新⽂件⽂件 / 保存 ( 时程分析 1 )设定单位体系。
⼯具 / 单位体系长度 > in ; ⼒ > lbf图 16.2 设定单位体系设定结构类型为 X-Z 平⾯。
且为了特征值分析,设定⾃重⾃动转换为节点质量。
模型/ 结构类型结构类型 > X-Z 平⾯将结构的⾃重转换为质量> 转换到 X, Y, Z重⼒加速度( 1 )点格(关) 捕捉点(关)捕捉节点捕捉单元正⾯图 16.3 设定结构类型定义材料以及截⾯输⼊材料和截⾯,采⽤⽤户定义的类型和数值的类型输⼊数据。
模型/ 特性/ 材料⼀般> 名称( 材料) ; 类型> ⽤户定义⽤户定义 > 规范>⽆分析数据 > 弹性模量 ( 2.4E+11 )容重( 0.1 ) ?模型/ 特性/ 截⾯数值名称( 截⾯) ; 截⾯形状> Pipe尺⼨ > D ( 10 ) ; t w( 2 )截⾯特性值> ⾯积( 1 ) ; Iyy ( 0.083333 )?图 16.4 定义材料图 16.5 定义截⾯建⽴节点和单元⽤建⽴节点功能建⽴节点, ⽤建⽴单元功能连接各节点来建⽴梁单元。
用midas做时程分析步骤时程分析是一种用来分析工程或项目的时间安排和进展情况的方法。
在建筑、工程、软件开发等领域,时程分析对于项目的顺利进行非常重要。
Midas是一款功能强大的工程软件,其中包括了一系列的时程分析工具。
本文将介绍使用Midas进行时程分析的基本步骤。
1. 创建工程和任务首先,我们需要在Midas中创建一个新的工程文件。
打开Midas后,在菜单栏选择“文件”,然后选择“新建工程”。
给工程文件取一个合适的名字,并选择保存的路径。
保存工程文件后,可以开始创建任务。
在Midas中,任务是工程中的时间安排单元。
任务可以代表工程中的一个阶段、一个工作包,或者一个具体的工作任务。
创建任务的步骤如下:•在Midas的工程视图中,选择“任务”标签。
•点击“新建任务”按钮,在弹出的对话框中输入任务的名称、时间范围等必要信息。
•点击“确定”按钮来创建任务。
可以按照需要创建多个任务。
2. 设置任务的依赖关系在时程分析中,任务之间存在着依赖关系。
一些任务必须在其他任务完成后才能开始。
Midas提供了设置任务依赖关系的功能,可以根据实际情况进行设置。
下面是设置任务依赖关系的步骤:•在工程视图中选择“任务”标签,找到需要设置依赖关系的任务。
•右键单击任务,选择“属性”选项来打开任务属性对话框。
•在任务属性对话框中,找到“前置任务”选项。
在该选项中可以选择该任务的前置任务,即任务的依赖。
•根据需要选择适当的前置任务。
•确定设置后,关闭任务属性对话框。
3. 设置任务的持续时间和资源每个任务都有一个持续时间,即任务从开始到完成所需的时间。
在Midas中,可以设置任务的持续时间和所需资源。
下面是设置任务持续时间和资源的步骤:•在工程视图中选择“任务”标签,找到需要设置持续时间和资源的任务。
•右键单击任务,选择“属性”选项来打开任务属性对话框。
•在任务属性对话框中,找到“持续时间”和“资源”选项。
在这两个选项中可以设置任务的持续时间和所需资源。
一般地震时程分析的步骤如下:1. 在“荷载/时程分析数据/时程荷载函数”中选择地震波。
时间荷载数据类型采用无量纲加速度即可。
其他选项按默认值,详细可参考用户手册或联机帮助。
2. 在“荷载/时程分析数据/时程荷载工况”中定义荷载工况。
结束时间:指地震波的分析时间。
如果地震波时间为50秒,在此处输入20秒,表示分析到地震波20秒位置。
分析时间步长:表示在地震波上取值的步长,推荐不要低于地震波的时间间隔(步长)。
输出时间步长:整理结果时输出的时间步长。
例如结束时间为20秒,分析时间步长为0.02秒,则计算的结果有20/0.02=1000个。
如果在输出时间步长中输入2,则表示输出以每2个为单位中的较大值,即输出第一和第二时间段中的较大值,第三和第四时间段的较大值,以此类推。
分析类型:当有非线性单元或非线性边界单元时选择非线性,否则选择线性。
分析方法:自振周期较大的结构(如索结构)采用直接积分法,否则选择振型法。
时程分析类型:当波为谐振函数时选用线性周期,否则为线性瞬态(如地震波)。
无零初始条件:可不选该项。
振型的阻尼比:可选所有振型的阻尼比。
3. 在“荷载/时程分析数据>地面加速度”中定义地震波的作用方向。
在对话框如果只选X方向时程分析函数,表示只有X方向有地震波作用,如果X、Y方向都选择了时程分析函数,则表示两个方向均有地震波作用。
系数:为地震波增减系数。
到达时间:表示地震波开始作用时间。
例如:X、Y两个方向都作用有地震波,两个地震波的到达时间(开始作用于结构上的时间)可不同。
水平地面加速度的角度:X、Y两个方向都作用有地震波时如果输入0度,表示X方向地震波作用于X方向,Y方向地震波作用于Y方向;X、Y两个方向都作用有地震波时如果输入90度,表示X方向地震波作用于Y方向,Y方向地震波作用于X方向;X、Y两个方向都作用有地震波时如果输入30角度,表示X方向地震波作用于与X轴方向成30度角度的方向,Y方向地震波作用于与Y方向成30度角度的方向。
MIDAS-时程荷载工况中几个选项的说明动力方程式如下:在做时程分析时,所有选项的设置都与动力方程中各项的构成和方程的求解方法有关,所以在学习时程分析时,应时刻联想动力方程的构成,这样有助于理解各选项的设置。
另外,正如哲学家所言:运动是绝对的,静止是相对的。
静力分析方程同样可由动力方程中简化(去掉加速度、速度项,位移项和荷载项去掉时间参数)。
0.几个概念自由振动: 指动力方程中P(t)=0的情况。
P(t)不为零时的振动为强迫振动。
无阻尼振动: 指[C]=0的情况。
无阻尼自由振动: 指[C]=0且P(t)=0的情况。
无阻尼自由振动方程就是特征值分析方程。
简谐荷载: P(t)可用简谐函数表示,简谐荷载作用下的振动为简谐振动。
非简谐周期荷载: P(t)为周期性荷载,但是无法用简谐函数表示,如动水压力。
任意荷载: P(t)为随机荷载(无规律),如地震作用。
随机荷载作用下的振动为随机振动。
冲击荷载: P(t)的大小在短时间内急剧加大或减小,冲击后结构将处于自由振动状态。
1.关于分析类型选项目前有线性和非线性两个选项。
该选项将直接影响分析过程中结构刚度矩阵的构成。
非线性选项一般用于定义了非弹性铰的动力弹塑性分析和在一般连接中定义了非线性连接(非线性边界)的结构动力分析中。
当定义了非弹性铰或在一般连接中定义了非线性连接(非线性边界),但是在时程分析工况对话框中的分析类型中选择了“线性”时,动力分析中将不考虑非弹性铰或非线性连接的非线性特点,仅取其特性中的线性特征部分进行分析。
只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界在动力分析中将转换为既能受压也能受拉的单元或边界进行分析。
如果要考虑只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界的非线性特征进行动力分析应该使用边界条件>一般连接中的间隙和钩来模拟。
2.关于分析方法选项目前有振型叠加法、直接积分法、静力法三个选项。
这三个选项是指解动力方程的方法。
关于振型叠加法、直接积分法可以参考一些动力方程方面的书籍。
midas中如何进行桥梁地震时程分析
关于midas中如何进行桥梁地震时程分析?下面下面为大家详细介绍一下,以供参考。
由于目前建筑抗震规范对于时程分析采用的最大加速度有了硬性的规定,因此首先就是要将时程的地震波比如简单的elcentro波进行系数调整,根据抗震规范5.1.2.2表中的规定,将.Elcentro的最大峰值与5.1.2.2规定的最大值进行比较得到修正系数,=0.1,注意选择的是无量刚加速度),填写到放大系数里面,点击生成地震反映谱,函数值就是所需要的一条曲线的a谱,不需要再除以g了。
按照规范需要两条实际一条人工模拟曲线,将得到的地震反映谱曲线进行数据拟和分析与实际场地采用的规范规定的a谱进行比较,保证在各个周期点上相差不大于20%,人工波的选择一般是对于特大桥梁或者重要桥梁进行现场的试验后得到一定的模拟曲线,一般桥梁搞几条波就够了不要人工模拟。
开始错误的以为直接将地震波简单处理与a普比较,实际这里的地面运动的加速度波只是一个自由度体系的反应,而a谱则是多个自由度体系经过一系列的分析处理而得到的,因此必须将地震波进行转换,幸好有了midas的转换工具可以直接生成,不然要自己编写傅立叶转换程序了。
注意理解公式各项的意思。
MIDAS-Civil时程分析选项中中几个模糊概念的验证一、关于采用“接续前次”选项考虑恒载的影响1、不选择接续前次时,即不考虑恒载的影响时位移响应(X方向最大202.9mm,Y方向1.394mm,Z向265.9mm)应力(最大296.7Mpa,最小-317.1MPa)2、选择接续前次时(恒载考虑选择静力法)恒载考虑选择静力法位移响应(X方向最大202.9mm,Y方向1.394mm,Z向265.9mm)(未勾选累加位移)应力(最大109.0Mpa,最小-402.9MPa)结论:可采用接续前次法考虑恒载的影响(考虑不考虑恒载影响较大,在设计中应采用接续前次法考虑恒载的影响,恒载使得拱肋压应力增大,拉应力减小)。
3、选择接续前次时(恒载考虑选择直接积分法)恒载考虑选择直接积分法位移响应(X方向最大254.6mm,Y方向2.923mm,Z向506.2mm)(勾选累加位移)应力(最大109.0Mpa,最小-402.9MPa)结论:时程分析中,当后续采用“非线性”、“直接积分法”时,考虑恒载影响的可采用“非线性”“静力法”和“直接积分法”,其中“静力法”计算速度快,计算结果与“直接积分法”相同(上述例子位移差别是由于“累计位移”项勾选和未勾选的差别)二、关于接续前次计算过程中累加位移选择与否的验证(已选择接续前次)1、不勾选累加位移时全桥位移响应(X方向最大2125mm,Y方向23.67mm,Z向269.2mm)全桥应力(最大501Mpa,最小-519MPa)2、勾选累加位移时全桥位移响应(X方向最大2241mm,Y方向37.53mm,Z向525.3mm)全桥应力(最大501Mpa,最小-519MPa)结论:时程分析中,荷载工况中选择“累加位移”时对结构位移输出有影响,对结构应力输出无影响。
自己理解,若考虑恒载后,选择接续前次分析,查看位移结果的输出时,应选择此项(以考虑恒载对此选项的影响)。
Midas资料对此的解释如下:By 铁一院ACME2019.11。
16. 时程分析概述对下面受移动荷载的简支梁运行时程分析。
➢材料弹性模量 : 2.4⨯1011 psi容重(γ) : 0.1 lbf/in3➢截面截面面积(Area) : 1.0 in2截面惯性矩(Iyy) : 0.083333 in4半径(radius) : 10.0 in厚度(thickness) : 2.0 in重力加速度(g) : 1.0 in/sec2速度容重整体坐标系原点(a)受移动荷载的简支梁(b)时程荷载函数图 16.1 分析模型模型是受600 in/sec速度的移动荷载的简支梁结构。
通过时程分析了解动力荷载下结构的反映,改变荷载周期来查看共振的影响。
设定基本环境打开新文件以‘时程分析 1.mgb’为名保存.文件 / 新文件文件 / 保存 ( 时程分析 1 )设定单位体系。
工具 / 单位体系长度 > in ; 力 > lbf图 16.2 设定单位体系设定结构类型为 X-Z 平面。
且为了特征值分析,设定自重自动转换为节点质量。
模型/ 结构类型结构类型 > X-Z 平面将结构的自重转换为质量> 转换到 X, Y, Z重力加速度( 1 )点格(关) 捕捉点(关)捕捉节点捕捉单元正面图 16.3 设定结构类型定义材料以及截面输入材料和截面,采用用户定义的类型和数值的类型输入数据。
模型/ 特性/ 材料一般> 名称( 材料) ; 类型> 用户定义用户定义 > 规范>无分析数据 > 弹性模量 ( 2.4E+11 )容重( 0.1 ) ↵模型/ 特性/ 截面数值名称( 截面) ; 截面形状> Pipe尺寸 > D ( 10 ) ; t w( 2 )截面特性值> 面积( 1 ) ; Iyy ( 0.083333 )↵图 16.4 定义材料图 16.5 定义截面建立节点和单元用建立节点功能建立节点, 用建立单元功能连接各节点来建立梁单元。
模型/ 节点/ 建立节点节点号坐标 (x, y, z) ( 0, 0, 0 )复制> 复制次数( 20 ) ;间距(dx, dy, dz) ( 24, 0, 0)模型/ 单元/ 建立单元单元类型> 一般梁/变截面梁材料 > 1 : 材料 ; 截面 > 1 : 截面交叉分割> 节点(开), 单元(开) ; 节点连接( 1, 21 )图 16.6 建立单元输入边界条件在结构的两端输入支撑条件。
节点1是铰(Dx, Dz)支座, 节点21是滚动(Dz)支座。
模型/ 边界条件/ 一般支承单选( 节点: 1)选择 > 添加 ; 支承条件类型> Dx, Dz (开) ↵单选( 节点: 21 )选择 > 添加 ; 支承条件类型> Dz (开) ↵图 16.7 输入支承条件输入特征值分析控制数据运行时程分析之前,首先运行特征值分析来了解结构的动力特性。
输入特征值分析控制数据。
本例题只考虑结构的1阶模态的影响,进行时程分析。
分析 / 特征值分析控制频率数量( 1 )特征值控制参数 > 迭代次数( 20 )子空间大小( 0 ) ; 收敛误差( 1e-006 )图 16.8 输入特征值分析控制数据输入时程分析条件输入时程荷载函数定义时程荷载。
荷载的持续时间根据分割的单元长度和速度。
t = 24 / 600 = 0.04 sec荷载/ 时程分析数据 / 时程荷载函数>函数名称( 函数)时间荷载数据类型>力放大系数( 1 )时间(sec) ( 0.00 ) ;函数(lbf) ( 0 )时间(sec) ( 0.04 ) ;函数(lbf) ( 1 )时间(sec) ( 0.08 ) ;函数(lbf) ( 0 )图 16.9 定义时程荷载函数输入时程荷载工况输入时程分析的荷载工况。
结束时间(End of Time)输入移动荷载从节点1移动到节点21的时间 (480/600=0.8sec)。
分析时间步长 (time increment) 一般取自振周期和荷载周期中的最小值的1/10。
因为还未做特征值分析,所以在本例题选择充分小的时间间隔0.001,不考虑阻尼。
荷载/ 时程分析数据 / 时程荷载工况荷载工况名称( Time ) ; 结束时间 ( 0.8 ) 分析时间步长( 0.001 ) ; 输出时间步长 ( 2 ) 分析类型> 线性图 16.10 输入时程荷载工况关于时程分析的详细事项参考用户手册的“时程分析”部分输入节点动力荷载节点动力荷载为将时程分析荷载函数应用到指定的节点上的过程。
本例题描述动力荷载移动情况,利用到达时间(arrival time)输入栏,随着时间的变化指定动力荷载的加载位置(节点)。
到达时间(arrival time)为时程分析开始后,对应的节点上时程荷载函数开始发生作用的时间。
荷载/ 时程分析数据 / 节点动力荷载荷载工况名称> Time选择 > 添加时间分析函数和方向函数名称> 函数 ; 方向 > Z到达时间 ( 0 ) ; 系数 ( -8680.6 )单选( 节点: 2 ) ↵到达时间 ( 0.04)单选( 节点: 3 ) ↵到达时间 ( 0.04*2)单选( 节点: 4 ) ↵...到达时间 ( 0.04*18)单选( 节点: 20 ) ↵系数(scale factor)–8680.6是跨中施加荷载产生最大位移1 inch 所对应的集中荷载大小, 可按下式计算。
1483max ==EI PL δ ∴P = 8680.6 lbf图 16.11 输入节点动力荷载表示节点动力荷载的符号与荷载的方向无关,表现为正方向。
运行结构分析运行特征值分析和时程分析。
节点号 (关)分析 / 运行分析查看分析结果首先查看特征值分析结果。
结果/ 分析结果表格 / 周期与振型激活图表图 16.12 特征值分析结果查看时程分析结果查看跨中节点的位移和加速度的时程图表。
首先要定义时程函数。
结果/ 时程分析结果/ 时程分析图形定义函数 > 位移 ;位移 > 名称( 节点11 Z-位移 ) ; 节点号 ( 11 )位移. ; 输出分量 > DZ 时程分析荷载工况>Time位移> 名称( 节点11 Z- 加速度) ; 节点号 ( 11 )加速度; 输出分量> DZ 时程分析荷载工况>Time图 16.13 定义时程分析图形(位移)输出节点11的位移时程图表。
图表中最大位移为1.085 in,可以看出比静力分析结果的最大位移增大了10%左右。
大小随着荷载的移动速度变化可增可减。
结果/ 时程分析结果/ 时程分析图形定义函数 > 位移选择输出函数> 节点11 Z-位移 (开)水平轴> 时间步骤图形标题(位移) ; 类型> 时程图表图 16.14 位移时程图形输出节点11的加速度时程图表。
结果/ 时程分析结果/ 时程分析图形定义函数 > 位移选择输出函数> 节点11 Z-加速度(开)水平轴 > 时间步骤图形标题 ( 加速度 ) ; 类型> 时程图表可以确认最大加速度为 90.3 in/sec2。
图 16.15 加速度时程图表把加速度的时程图表变量时间改变为频率。
在模型图上点击鼠标右键选择时间 频率,利用FFT(Fast Fourier Transform method)分析功能把加速度的时程图表改为频谱图表。
在频谱(frequency domain)里查看反应,可以了解频率的特性。
看图 16.16可以确认最大的反应在2.93 Hz时候产生。
这与简支梁的自振频率3.05 Hz相近,在分割的单元长度等中产生了误差。
可以得出简支梁在受周期荷载作用时,如果荷载周期与自振周期相等,在相同大小的荷载下也会发生更大的反应。
用改变例题模型的荷载工况来确认一下。
图 16.16 加速度频率时程图形图 16.16 加速度频谱图表建立周期荷载模型设定基本环境文件另存为‘时程分析 2.mgb’。
文件 / 另存为(时程分析2 )更改时程分析条件更改时程函数为了考虑冲击荷载,添加三角形时程荷载函数。
荷载/ 时程分析数据 / 时程分析函数>函数名称( 函数 2 )时间函数数据 >力系数( 1 )时间( 0.00 ) ;函数( 1 )时间( 0.328 ) ; 函数( 0 )把模型(时程分析 2.mgb)的时程荷载函数改为3角形的荷载函数,设定荷载周期与结构物的自振周期相同。
在图16.12可以得出结构自振周期为0.328秒。
图 16.17 添加输入时程荷载输入时程荷载工况更改时程荷载工况。
荷载/ 时程分析数据 / 时程荷载工况荷载工况名称( 时间) ; 结束时间( 20 )分析时间步长( 0.001 ) ; 输出时间步长( 2 )分析类型> 线性输入所有振型的阻尼比 > 所有振型的阻尼比( 0.01 )图 16.18 修改时程荷载工况更改节点动力荷载直接在节点动力荷载图表中修改到达时间(arrival time)。
到达时间输入0.328的倍数。
荷载/ 荷载表格 / 节点动力荷载 时程分析函数工况名称/时间更改函数 ( 函数 → 函数 2 ) 更改函数工况名称(Time-时间)更改到达时间 ( = 0.328 ⨯ n)模型窗口图 16.19 更改节点动力荷载运行结构分析运行结构分析。
节点号 (关)分析 / 运行分析利用表格复制功能把所有节点的函数列改为“函数2”,在节点2~30的到达时间列输入“=0.328x1⋅⋅⋅18”查看分析结果查看位移输出节点11的位移时程图表。
结果/ 时程分析结果/ 时程分析图形定义函数 > 位移 ;位移 > 名称( 节点11 Z-位移 ) ; 节点号 ( 11 )位移. ; 输出分量 > DZ 时程分析荷载工况>时间位移> 名称( 节点11 Z- 加速度) ; 节点号 ( 11 )加速度; 输出分量> DZ 时程分析荷载工况>时间选择输出函数 > 节点11 Z-位移水平轴> 时间步骤图形标题 ( 位移) ; 类型> 时程图表图 16.20 位移时程图表把节点11的时程图表更改为频谱图表。
在位移时程图表中简支梁的沉降随荷载的移动逐渐的增加,移动到跨中时产生了最大的位移7.95 in。
远大于考虑冲击荷载的静力分析结果产生的位移。
频谱图表(图 16.21)中可以看出,与结构自振频率3.05Hz一致时产生了最大的反应。
图 16.21 位移的频率时程图表比较荷载变化前后的时程分析结果。
时程分析 1 时程分析 2 변위 1.085 in 7.951 in속도7.459 in/sec 147.3 in/sec가속도90.25 in/sec22890 in/sec2표 16.1 比较分析结果时程分析2是为了考虑冲击荷载和共振的效果,把荷载周期设定为与结构自振周期相同的模型。