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midasFEA适用工程及高端分析指南midaFEACaeStudySerie施工阶段1.概要矮塔斜拉桥详细分析通过矮塔斜拉桥的实体单元模型分析，查看支座反力的横向分布情况、腹板的剪力及加劲梁沿纵向的轴力分布情况。
矮塔斜拉桥的受力特点为：所有的荷载均通过斜拉索传递到主塔上。
故主塔内部将出现应力集中现象，加劲梁的支座部分、斜拉索与加劲梁的连接部分均会出现应力集中现象。
根据上述受力特点，对结构进行实体单元详细分析，查看如下详细分析结果。
支座反力的横向分布情况腹板的剪应力分布情况腹板以及顶板的轴力传递情况 2.桥梁信息2.1桥梁几何信息(1)本例题桥梁基本信息如下。
主梁类型：桥梁跨径：桥梁宽度：斜交角度：三跨连续PSC箱梁L=85.0+155.0+85.0=325.0mB=23.900m90(直桥)[施工过程]3.模型对建模部分进行简要说明。
3.1分析模型(1)本例题仅对主梁合拢前、后阶段的结构进行施工阶段分析。
共分为三个施工阶段，合拢前阶段、边跨合拢阶段、中跨跨中合拢阶段。
(2)主梁截面为单箱三室截面，桥面宽度23.9m，主塔处以及边跨桥台处主梁横向布置四个支座（如下图所示）。
主塔处内侧两支座为固定支座，边跨桥台处内侧两支座为纵向滑动支座，其余均为双向滑动支座。
合拢前阶段边跨合拢阶段中跨跨中合拢阶段[施工阶段][桥梁横、纵断面图](2)利用midaFEA程序中的几何建模功能以及自动网格划分功能建立模型。
为了减少整体结构的分析时间，只建立全桥1/4的模型。
混凝土部分2.2施工方法本例题桥梁的施工过程如下图所示，边跨两端采用FSM（满堂支架法）施工方法，其余主梁段采用FCM（悬臂法）施工方法。
本例题简化了详细的施工过程，仅对主梁合拢段的合拢前、后阶段进行建模分析。
采用四面体单元生成实体网格，斜拉索采用桁架单元，预应力钢束采用植入式钢筋模拟。
1midaFEACaeStudySerie矮塔斜拉桥详细分析网格线显示透明显示[钢束特性值]3.3边界条件及荷载虚拟移动显示[生成网格]模型边界条件如下图所示。
midas FEA Case Study Series材料非线性–桥梁冗余度评价1. 概要本例题介绍了使用midas FEA对双梁桥进行冗余(redundancy)评价的方法。
梁桥的冗余是指梁出现比较严重的损伤后上部结构抵抗坍塌的能力。
国内外设计规范中对双梁桥的冗余没有定量的规定，只有美国公路合作研究计划NCHRP 319(National Cooperative Highway Research Program)以及国内外一些论文中提出了一些定量分析的方法。
本例题中通过材料非线性分析，分析了桥梁的极限状态与规范规定的容许应力相比所具有的刚度和韧性，并针对双梁桥中一根主梁已经发生破坏的情况下对桥梁的应力发展趋势以及桥梁变形趋势做了分析。
2. 桥梁信息2.1 桥梁几何信息(1) 本例题中使用的双梁桥信息如下：结构形式: 三跨连续双梁桥桥梁跨度: L = 50.0+57.5+ 50.0 = 157.5 m桥宽: B = 21.000 m(2) 主梁间距为11m，横向联系梁间距为4m。
2.2 材料强度主梁、横向联系梁、纵梁采用Q370qC，桥面板混凝土抗压强度为35MPa。
3. 模型本例题对建模方法仅做简要介绍，详细方法请参照培训例题。
3.1 建模(1) 本例题是对桥梁损伤前后的桥梁冗余进行分析，损伤前的模型如下图所示在边跨跨中施加了压力荷载。
为了计算使结构达到极限状态的荷载(2) 假设桥梁损伤发生在一根主梁的中跨跨中位置，损伤情况是下翼缘板和腹板发生了撕裂。
建模时将撕裂位置的模型节点分离，荷载加载在中跨[ 损伤前桥梁-在边跨跨中加均布荷载][ 损伤前桥梁-在中跨跨中加均布荷载][ 横截面图][ 网格划分]大小，先施加了单位均布荷载(大小为1MPa)并进行了线性静力分析。
确认线性分析中发生的最大应力，并与构件的容许应力和屈服应力进行比较，预测使结构达到极限状态的荷载大小，并重新做非线性分析。
3.2 材料和截面(1) 钢材的非线性模型选用了范梅塞斯(Von Mises)本构模型，没有考虑应变硬化，假设材料是完全塑性材料。
midas FEA Case Study Series材料非线性–桥梁冗余度评价1. 概要本例题介绍了使用midas FEA对双梁桥进行冗余(redundancy评价的方法。
梁桥的冗余是指梁出现比较严重的损伤后上部结构抵抗坍塌的能力。
国内外设计规范中对双梁桥的冗余没有定量的规定,只有美国公路合作研究计划N CHRP 319(National Cooperative Highway Research Program以及国内外一些论文中提出了一些定量分析的方法。
本例题中通过材料非线性分析,分析了桥梁的极限状态与规范规定的容许应力相比所具有的刚度和韧性,并针对双梁桥中一根主梁已经发生破坏的情况下对桥梁的应力发展趋势以及桥梁变形趋势做了分析。
2. 桥梁信息2.1 桥梁几何信息(1 本例题中使用的双梁桥信息如下:结构形式: 三跨连续双梁桥桥梁跨度: L = 50.0+57.5+ 50.0 = 157.5 m桥宽: B = 21.000 m(2 主梁间距为11m,横向联系梁间距为4m。
2.2 材料强度主梁、横向联系梁、纵梁采用Q370qC,桥面板混凝土抗压强度为35MPa。
3. 模型本例题对建模方法仅做简要介绍,详细方法请参照培训例题。
3.1 建模(1 本例题是对桥梁损伤前后的桥梁冗余进行分析,损伤前的模型如下图所示在边跨跨中施加了压力荷载。
为了计算使结构达到极限状态的荷载(2 假设桥梁损伤发生在一根主梁的中跨跨中位置,损伤情况是下翼缘板和腹板发生了撕裂。
建模时将撕裂位置的模型节点分离,荷载加载在中跨[ 损伤前桥梁-在边跨跨中加均布荷载][ 损伤前桥梁-在中跨跨中加均布荷载][ 横截面图][ 网格划分]大小,先施加了单位均布荷载(大小为1MPa并进行了线性静力分析。
确认线性分析中发生的最大应力,并与构件的容许应力和屈服应力进行比较,预测使结构达到极限状态的荷载大小,并重新做非线性分析。
3.2 材料和截面(1 钢材的非线性模型选用了范梅塞斯(Von Mises本构模型,没有考虑应变硬化,假设材料是完全塑性材料。
附件：算例与验证《大体积混凝土温度应力与温度控制》（朱伯芳著，中国电力出版社）是温控分析方面的权威教材，该书中有大量的算例，为了验证MIDAS 软件计算结果的准确性，我们对该书中的很多算例进行了验证。
第19章第13节中的例子是一个典型的算例，该例题如下：该算例的模型为：在基岩上单层混凝土浇注块，长度L=25m ，厚度h ＝1、2、3m ，表面与空气接触。
混凝土导温系数20.0040/a m h =，导热系数10.0/()kJ m h c λ=，表面放热系数260.0/()kJ m h c β=，0.167/m βλ=，热胀系数1a =×5110c --，混凝土初温00C T =,气温0a T C =，混凝土绝热温升为()25.0/(4.5)θτττ=+ 式中τ以天计，混凝土弹性模量为0.34)]()30000[1exp(0.40E ττ=-- ()MPa混凝土的徐变度0.450.30()0.450.0050()0.230.52(19.2)[1](1 1.7)[1]3000030000(,)t t e e C t τττττ------+-++-=混凝土的泊松比为1/6μ=。
岩基弹性模量为30000f MPa E =，泊松比为0.2fμ=，热胀系数1a =×5110c --。
导温系数20.0040/a m h =，绝热温升()0θτ=。
教材中按照平面应变问题求解；在我们的计算中，按照三维空间问题求解。
我们给出h=3m 的情况，图附1和图附2是所建的模型的正视图和斜视图。
附1 模型网格的正视图附2 模型网格的斜视图对结果，给出中央断面在不同时刻的温度及其应力的分布。
（1）中央断面在不同时刻沿高程的温度分布见图附3、附4和图附5：温度（C）高程y(m)附3 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布1温度C高程y(m)附4 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布2温度C高程y(m)附5 中央断面在不同时刻沿高程的温度分布3中间断面的最大温度见表附1：表附1 中间断面的最大温度值表CC以上12条曲线，与朱伯芳书中给出的12条曲线，吻合相当好，经过反复比较，τ=，内部温度达到最大值，MIDAS软件计算结果为最大误差不超过2％。
土木专业仿真分析软件Copyright ⓒ since 1989 MIDAS Information Technology Co., Ltd. All rights reserved.北京迈达斯技术有限公司建筑结构工程实例主体以“山丘”作为表现。
几乎整个博物馆埋入山丘中，并在其表面设有洞穴似的采光井。
山丘内部呈空洞型，通过壳体结构形成大空间。
山丘顶部观光标志塔的形象，与山丘表面的洞穴刚好相反：造型独特带来强烈的视觉冲击力，似向湿地斜向挑出的圆盘。
站在标志塔40米的高度上，能够轻易俯瞰西溪湿地的全景。
剧场的钢结构屋顶部分，六根水平撑杆交汇于梁的腹板部分，因为节点比较复杂，内力分析不清楚，通过细部的仿真分析，看看梁腹板的应力状况，优化了节点，节约了钢材。
此节点是凤凰卫视主楼首层顶板劲性砼结构连接节点，此节点连接了上部劲性砼钢管柱和下部V型劲性砼钢管柱，同时也是主楼外部钢结构与主体结构的连接节点。
此节点结构复杂、按大震荷载考虑、保证外挂钢结构在大震时的支座安全。
变高度上承式连续桁架桥，钢桁架钢管及钢板采用Q345qD钢种，主桁架高度按二次曲线形式变化，中支点处中心高度为3.368米，由于桁架钢管与钢板的交互处应力异常复杂，建立空间实体模型，控制局部应力。
大庆市奥林匹克公园－体育馆,建筑面积为3万平方米,钢结构屋盖为钢结构管桁架，主拱为3跨连续结构，最大单跨74米，总跨度97米，长向240米。
屋盖结构支座采用成品球铰支座。
由于支座反力大，为了保证结构的安全性，设计过程中对细部节点进行仿真计算，结果基本满足要求。
中国建设银行股份有限公司宁波市分行新综合业务楼采用框架-抗震墙结构。
支撑悬挑构件的竖向构件采用型钢混凝土圆柱，柱直径1800，柱内部钢骨为不对称十字形钢。
经局部有限元分析认为悬挑结构根部圆柱在分叉节点处的构造是安全可靠的。
高炉结构,炉顶、炉缸部位设有风口、铁口等开洞,材料采用Q345钢材，炉料侧向压力，悬料压力，正常气压，炉缸液态轧铁压力，爆炸压力分段施加。
Step00目录钢筋混凝土梁裂缝分析▪混凝土裂缝模型介绍▪模型概要- 单位: kN, m- 各向同性非线性材料- 钢筋单元- 实体单元▪荷载和边界条件- 自重- 恒载- 约束- 分析工况▪输出结果-变形- 钢筋应力•裂缝模型(1)分离式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，混凝土开裂，单元将在节点两侧分离，裂缝成为单元与单元之间的边界。
分析过程需要不断调整单元的网格划分；可以模拟裂缝的开展及计算裂缝的宽度。
多用于分析只有一条或几条关键裂缝的素混凝土或少筋混凝土结构。
132钢筋混凝土梁裂缝分析•裂缝模型（2）弥散式裂缝模型：当应力值达到开裂应力时，则垂直于拉应力的方向生成若干条裂缝。
通过修改材料本构模型来考虑裂缝的影响；无需修改单元网格，易于有限元程序实现，应用广泛。
对正常配筋构件，该裂缝模型结果更接近工程实际。
•裂缝模型（3）断裂力学模型：研究带裂缝构件在各种条件下裂缝的扩展、失稳和断裂规律；主要集中于单个裂缝的应力应变场分布问题；对于裂缝间相互影响问题，研究还不成熟。
•裂缝数值分析方法（1）分解应变模型总应变=材料应变+裂缝应变；材料应变：弹性应变，塑性应变，徐变，热应变；（2）总应变模型不分离各种应变，含裂缝的受拉受压分析中使用同一个本构关系；易于定义非线性特性，易于理解和应用。
钢筋混凝土梁裂缝分析133•总应变模型（1）固定裂缝模型混凝土开裂后，裂缝方向保持不变（2）转动裂缝模型裂缝方向始终保持与主拉应变方向垂直，因而随主拉应变方向变化钢筋混凝土梁裂缝分析 •刚度矩阵（1）开裂前 （2）开裂后⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧xz yz xy z y x 665544333231232221131211xz yz xy z y x D 000000D 000000D 000000D D D 000D D D 000D D D γγγεεετττσσσ)1(2E D D D )21)(1(E D D D )21)(1()1(E D D D c 665544c 231312c 332211υυυυυυυ+===-+===-+-===根据混凝土受拉、受压、受剪本构关系，考虑开裂影响，对刚度矩阵进行更新 134•刚度矩阵（1）切线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到切线方向的弹性模量，计算刚度矩阵（2）割线刚度矩阵根据应力应变曲线，得到割线方向的弹性模量，计算刚度矩阵江见鲸《钢筋混凝土结构非线性有限元分析》应力应变关系采用全量形式时，弹性模量应采用割线模量，即采用割线刚度矩阵应力应变关系采用增量形式时，弹性模量应采用切线模量，即采用切线刚度矩阵FEA分析与计算原理切线刚度矩阵：局部裂缝或裂缝扩展分析；割线刚度矩阵：裂缝呈分布状态的钢筋混凝土结构；不考虑各方向泊松比；•混凝土受压本构关系钢筋混凝土梁裂缝分析135•混凝土受拉本构关系G I f: I型断裂能（形成断裂面所需消耗的能量）（1976） A.hillerborg 裂缝尖端应力达到抗拉强度，开始出现裂缝，裂缝张开时，应力并不马上降低为0，而是随着裂缝宽度的增加而降低。
