结构力学求解器(使用指南)
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结构力学求解器(使用指南)
结构力学求解器(SM Solver of Windows)是一个关于结构力学分析计算的计算机软件,
其功能包括求解平面杆件结构(体系)的几何组成、静定和超静定结构的内力、位移,影响 线、自由振动的自振频率和振型,以及弹性稳定等结构力学课程中所涉及的绝大部分问题.
对几何可变体系可作静态或动态显示机构模态;能绘制结构内力图和位移图;能静态或动态
显示结构自由振动的各阶振型和弹性稳定分析的失稳模态;能绘制结构的影响线图.
该软件的版本为V1.5.清华大学土木系研制.高教出版社发行. 一.运行环境
Windows 98/NT. 8M内存. 2M硬盘空间.
二.装机与运行
将软件光盘置入光驱,在Windows环境下运行光盘上的SMsetup.exe,然后按提示操作
即可完成装机.装机完成后,桌面上将出现一个名为"求解器"的图标.双击桌面上的
"求解器"图标,再单击软件的封面,便可使用该求解器.
三.输入数椐
先对结构的结点及单元进行编码,然后按以下诸项输入数椐:
1.结点定义 N,Nn,x,y
Nn---结点编码;
x---结点的x 坐标; y---结点的y 坐标. 结构整体坐标系为xoy,一般取结构左下支座结点为坐标原点(0,0).
2.结点生成(即成批输入结点坐标)
NGEN,Ngen,Nincr,N1,N2,N12incr,Dx,DY
Ngen---结点生成的次数;
Nincr---每次生成的结点码增量;
N1、N2---基础结点范围; N12incr---基础结点的编码增量; Dx,DY---生成结点的x ,y坐标增量.
3.单元定义
E，N1,N2[,DOF11,DOF12,DOF13,DOF21,DOF22,DOF23]
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,DOF12---分别为单元在杆端1处的x、y方向自由度的连接方式,
缺省值=1;
DOF13---单元在杆端1处的转角方向自由度的连接方式,缺省值=0; DOF21,DOF22---分别为单元在杆端2处的x、y方向自由度的连接方式,
缺省值=1;
DOF23---单元在杆端2处的转角方向自由度的连接方式,缺省值=0.
4.单元生成(即成批输入单元两端的连接方式)
EGEN,Ngen,E1,E2,Nincr Egen---生成次数;
E1,E2---基础单元范围; Nincr---生成中单元两端点对应的结点码增量.
5.支座约束定义
NSUPT,Sn,Stype,Sdir,[,Sdisx,Sdisy,SdisR]
Sn---支座的结点码;
Stype---支座类型码;
Sdir---支座方向,以图示方向为零,绕结点逆时针旋转为正;
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.
以上(1)～(6)为支座类型码.
6.单元材料性质
ECHAR,ElemStart,ElemEnd,EA,EI,m ElemStart---单元起始码; ElemEnd---单元终止码; EA,EI---分别为单元的抗拉和抗弯刚度; m---单元的均布质量(kg/m).
7.结点荷载
NLOAD,Ln,Ltype,Lsize[,Ldir]
Ln---荷载作用的结点码;
Ltype---荷载类型;
Ltype=1(-1),集中荷载,指向(背离)结点;
Ltype=2(-2),逆时(顺时)针方向的集中力矩;
Lsize---荷载大小(kn,kn-m);
Ldir---荷载方向(度),仅当Ltype=1或-1时入,缺省值=0 .
说明:竖向集中力,作用在结点上方时,取 =-90 ,反之,取 =90 ; 水平集中力,作用在结点左方时,取 =0 ,反之,取 =180 .
8.单元荷载
ELOAD,Ln,Ltype,Lsize1[,Lpos1[Lpos2[,Ldir]]]
Ln---荷载作用的单元码; Ltype---荷载类型;
Ltype=1(-1),集中荷载,指向(背离)单元;
Ltype=2(2),逆时(顺时)针方向的集中力矩; Ltype=3(-3),均布荷载,指向(背离)单元;
Lsize1---荷载大小;
Lpos1---荷载起点至单元杆端1的距离与单元杆长的比值,缺省值=0;
Lpos2---荷载终点至单元杆端1的距离与单元杆长的比值,缺省值=1;
(仅对均布荷载输入Lpos2)
Ldir---荷载方向(度),仅当Ltype=1,3或-1,-3时输入,缺省值=0.
(注:按局部坐标系定义,其角度以逆时针方向为正)
9.频率计算参数
FREQ,Nfreq,FreqStart,Tol
Nfreq---欲求的频率数目; FreqStart---频率起始阶数;
Tol---精度误差限,如0.0005.
10.影响线参数 IL,LoadDOF,En,pos,Fdof
LoadDOF---单位荷载的方向(整体坐标系):1为水平,2为竖直,3为转角;
En---单元码;
pos---单元上截面位置:距杆端1的距离与杆长的比值; Fdof---欲求影响线的内力自由度(局部坐标系),1为轴力,2为剪力,
3为弯矩.
说明:
1.计算结构的内力和位移时,仅输入1(或及2),3(或及4),5,6,7,8
项;
2.当单元的抗拉刚度(EA)或抗弯刚度(EI)为无穷大时,则分别填-1; 3.当斜杆单元作用沿水平线的均布荷载时,需按合力相等的原则,变换成
沿杆轴线分布的均布荷载输入,荷载类型码仍为3(见例5).
四.上机操作步骤
1.双击桌面上的"求解器"图标,再单击"求解器"的封面进入使用状态; 2.键入数椐文件名(如TITLE,XXXX),逐行输入数椐(也可用命令方式输入);
3.将数椐文件存盘 单击桌面上方的"文件",在文件菜单中点"保存"或"另存为",键入文件名, 点"确定";
4.再单击"文件",在文件菜单中点"退出";
5.见提示"?此命令将结束本次SM Solver!"
点"取消"或'确定",重新进入SM Solver;
6.单击"文件",在文件菜单中点"打开";
7.点所要运行的数椐文件名,并单击"确定";
8.单击桌面下方的"观览器"图标,(桌面上显示结构计算简图的
形状),并单
击"最大化"按钮,将图形放大;
9.单击桌面上方的"标注",在"标注"菜单中点所要显示的参数;
(如无误,则进行下一步,若有误,则进行修改)
10.单击"观览器"图标,点桌面上方的"求解";
11.在"求解"菜单中,点所要计算的内容(如内力计算、位移计算等),即可显
示计算结果(如各杆杆端的内力或位移,对照结构的单元编号或结点编号阅读);
12.单击所要显示的内力类型(轴力、剪力、弯矩)及显示对象(如"结构"或"单元");
13.单击"观览器"图标,则显示出内力图或位移图;
14.重复单击"观览器"图标,即可选定和显示不同的内力图;
15.逐层单击标题栏右边的"关闭"按钮,当显示:"此命令将结束本次SM Solver的 运行"或提示"结力求解器!Overflow"时,则点"确定"退出.
五.计算例题
例1 求图示刚架的内力.各杆的 EA=3.12X10 KN,
EI=4.16X10 KN-M. TITLE,AAA-1
N,1,0,0
N,2,4,0
N,3,0,4
N,4,4,4
E,1,3,1,1,1,1,1,0
E,3,4,1,1,0,1,1,1
E,4,2,1,1,1,1,1,1
NSUPT,1,6,0,0,0,0
NSUPT,2,6,0,0,0,0
ECHAR,1,3,3.12E+06,4.16E+04
NLOAD,3,1,30,0
ELOAD,1,3,20,0,1,90
例2 求图示组合结构的内力.设各杆的 EA = EI = 1.
TITLE,AAA-2
N,1,0,0 NSUPT,1,2,-90,0,0
N,2,2,0 NSUPT,5,1,0,0
N,3,4,0 ECHAR,1,9,1,1
N,4,6,0 ELOAD,1,3,1,0,1,90
N,5,8,0 ELOAD,2,3,1,0,1,90 N,6,2,-2 ELOAD,3,3,1,0,1,90
N,7,6,-2 ELOAD,4,3,1,0,1,90 E,1,2,1,1,0,1,1,1 E,2,3,1,1,1,1,1,0
E,3,4,1,1,0,1,1,1
E,4,5,1,1,1,1,1,0 E,6,7,1,1,0,1,1,0 E,6,2,1,1,0,1,1,0
E,7,4,1,1,0,1,1,0
E,6,1,1,1,0,1,1,0 E,7,5,1,1,0,1,1,0 例3.求图示桁架各杆的轴力.
TITLE,,AAA-3
N,1,1,0
NGEN,4,1,1,1,1,1,0
NGEN,1,5,1,5,1,0,1
E,1,2,1,1,0,1,1,0
EGEN,3,1,1,1
EGEN,1,1,4,5
E,6,1,1,1,0,1,1,0
