用midas做时程分析步骤

用MIDAS来做稳定分析的处理方法（笔记整理）

对一个网壳或空间桁架这样的整体结构而言，稳定会涉及三类问题：

A. 整个结构的稳定性

B. 构成结构的单个杆件的稳定性

C. 单个杆件里的局部稳定（如其中的板件的稳定）

A 整个结构的稳定性:

1. 在数学处理上是求特征值问题的特征值屈曲，又叫平衡分叉失稳或者分支点失稳

特征：结构达到某种荷载时，除结构原来的平衡状态存在外，还可能出现第二个平衡态

2：极值点失稳

特征：失稳时，变形迅速增大，而不会出现新的变形形式，即平衡状态不发生质变，结构失稳时相应的荷载称为极限荷载。

3：跳跃失稳，性质和极值点失稳类似，可以归入第二类。

B 构成结构的单个杆件的稳定性

通过设计的时候可以验算秆件的稳定性，尽管这里面存在一个计算长度的选取问题而显得不完善，但总是安全的。

C 单个杆件里的局部稳定（如其中的板件的稳定）

在MIDAS里面，我想已不能在整体结构的范围内解决了，但是单个秆件的局部稳定可以利用板单元（对于实体现在还没有办法做屈曲分析）来模拟单个构件，然后分析出整体稳定屈曲系数。和A是同样的道理，这里充分体现了结构即构件，构件即结构的道理

A 整个结构的稳定性:

分析方法： 1：线性屈曲分析（对象：桁架，粱，板）

在一定变形状态下的结构的静力平衡方程式可以写成下列形式：

(1) ： 结构的弹性刚度矩阵：

结构的几何刚度矩阵：结构的整体位移向量 ：结构的外力向量

结构的几何刚度矩阵可通过将各个单元的几何刚度矩阵相加而得，各个单元的几何刚度矩阵由以下方法求得。几何刚度矩阵表示结构在变形状态下的刚度变化，与施加的荷载有直接的关系。任意构件受到压力时，刚度有减小的倾向；反之，受到拉力时，刚度有增大的倾向。大家所熟知的欧拉公式，对于一个杆单元，当所受压力超过N=3.1415^2*E*I/L^2时，杆的弯曲刚度就消失了，同样的道理不仅适用单根压杆，也适用与整个框架体系通过特征值分析求得的解有特征值和特征向量，特征值就是临界荷载，特征向量是对应于临界荷载的屈曲模态。临界荷载可以用已知的初始值和临界荷载的乘积计算得到。 临界荷载和屈曲模态意味着所输入的临界荷载作用到结构时，结构就发生与屈曲模态相同形态的屈曲。例如，当初始荷载为10的结构进行屈曲分析时，求得临界荷载系数为5，这表明这个结构物受50的荷载时发生屈曲。但是实际上的结构不管是几何方面还是材料方面都呈现非线性性质，所以实际应用当中是有一些局限性的，但是线性屈曲分析力学概念清楚，在数学处理上也容易，而且它的临界荷载还可以近似代表相应的B类稳定问题的上限，所以地位还是比较重要。

midas时程荷载工况中几个选项的说明

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。

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() : 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

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。

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 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 ) ; tw ( 2 )

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。