迈达斯-有限元模态分析

48m+85m+48m三跨连续梁桥MIDAS有限元分析（模型模拟）该过程是将三跨桥的运营状态进行有限元分析，下面介绍了本人在对模型模拟的主要步骤，若中间出现的错误，请读者朋友们指出修改。

注：“，”表示下一个过程“（）”该过程中需做的内容一．结构1.单元及节点建立的主桁：因为桥面具有一定纵坡，故将《桥跨布置》图的桥面线复制到《节段划分》图对应桥跨位置，然后进行单元划分，将该线段存入新的图层，以便下步导入，将文件保存为.dxf格式文件。

2.打开midas运行程序，将程序里的单位设置成《节段划分》图的单位，这里为cm。

导入上步的.dxf文件。

将节点表格中的z坐标与y坐标交换位置（midas中的z与cad中的y对应）。

结构建立完成。

模型如图：二．特性值1.材料的定义：在特性里面定义C50的混凝土及Strand1860(添加预应力钢筋使用)2.截面的赋予：1).在《截面尺寸》和《预应力束锚固》图里，做出截面轮廓文件，保存为.dxf文件2).运行midas，工具，截面特性计算器，统一单位cm。

导入上步的.dxf文件先后运行generate，calculate property，保存文件为.sec文件，截面文件完成3)运行midas，特性，截面，添加，psc，导入.sec文件。

根据图例，将各项特性值填入;验算扭转厚度为截面腹板之和；剪切验算，勾选自动；偏心，中上部4)变截面的添加：进入添加截面界面，变截面，对应单元导入i端和j端（i为左，j为右）；偏心，中上部；命名(注：各个截面的截面号不能相同)5）变截面赋予单元：进入模型窗口，将做好的变截面拖给对应的单元。

注：1.建模资料所给的《预应力束锚固图》的0-0和14-14截面与《节段划分》图有出入，这里采用《截面尺寸》做这两个截面，其余截面按照《预应力束锚固图》做2.定义材料先定义混凝土，程序自动将C50赋予所建单元（C50是定义的第一个材料，程序将自动赋予给所建单元）三．边界条件1.打开《断面》图，根据I、II断面可知，支座设置位置。

目录第一部分逐跨施工模型 (1)1.1预应力钢束布置 (1)1.2施工阶段定义 (3)1.3调整模型 (4)第二部分应力分析 (5)2.1施工阶段的应力 (5)2.2成桥阶段应力(恒+活+支座沉降) (6)2.3移动荷载 (6)第三部分PSC验算结果 (7)3.1施工阶段的法向压应力验算 (7)3.2受拉区钢筋的拉应力验算 (11)3.3使用阶段正截面压应力验算 (12)3.4使用阶段斜截面主压应力验算 (13)3.5结论 (14)第一部分逐跨施工模型1.1预应力钢束布置图1-1 第一跨钢筋布置图1-2 第二跨钢筋布置图1-3 第三跨钢筋布置图1-4 第四跨钢筋布置本次桥梁的总体布置，四跨连续梁桥，跨度分别是29.95m+30m+30m +29.95m图如下所示：图1-5-8 桥梁整体布置图汇总的预应力张拉表格，张拉控制应力为0.75的高强钢绞线，控制应力为1395MPa，具体的表格如下所示：1.2施工阶段定义逐跨施工，我们采用满堂支架的方法，依次从梁一施工到四号梁，中间存在从简支梁到连续梁的体系转换，为本次设计修改的难点。

我们的施工过程定义为三个步骤满堂支架的施工和主梁施工、预应力张拉、拆除满堂支架，最后完成全线的浇筑。

从midas中提取的施工阶段细节具体如下：NAME=主梁1-浇筑, 20, YES, NOAELEM=主梁1, 7, 节点1, 7ABNDR=满堂1, DEFORMED, 支座1, DEFORMED, 支座2,DEFORMEDALOAD=自重, FIRSTNAME=主梁1-张拉, 1, YES, NOALOAD=预应力1, FIRSTNAME=主梁1-拆除支架, 2, YES, NODELEM=节点1, 100DBNDR=满堂1NAME=主梁2-浇筑, 20, YES, NOAELEM=主梁2, 7, 节点2, 7ABNDR=支座3, DEFORMED, 满堂2, DEFORMEDNAME=主梁2-张拉, 1, YES, NODELEM=节点2, 100ALOAD=预应力2, FIRSTNAME=主梁2-拆除支架, 2, YES, NODELEM=节点2, 100DBNDR=满堂2NAME=主梁3-浇筑, 20, YES, NOAELEM=主梁3, 7, 节点3, 7ABNDR=满堂3, DEFORMED, 支座4, DEFORMEDNAME=主梁3-张拉, 1, YES, NOALOAD=预应力3, FIRSTNAME=主梁3-拆除支架, 2, YES, NODELEM=节点3, 100DBNDR=满堂3NAME=主梁4-浇筑, 20, YES, NOAELEM=主梁4, 7, 节点4, 7ABNDR=支座5, DEFORMED, 满堂4, DEFORMEDNAME=主梁4-张拉, 5, YES, NOALOAD=预应力4, FIRSTNAME=拆除满堂支架, 10, YES, NODELEM=节点4, 100DBNDR=满堂4NAME=二期恒载, 10, YES, NOALOAD=二期, FIRSTNAME=工后100, 100, YES, NONAME=工后3600, 3600, YES, NO1.3调整模型通过调整预应力的束数，来调整结构在施工中出现的简支梁体系（跨中弯矩增大的影响），以及在体系转换中连续梁顶的拉力。

四跨连续刚构桥Midas简单建模模型介绍本模型为四跨变截面连续刚构桥，跨度30米，墩高12米，桥面宽22米，公铁两用桥: 在桥梁中间设置了2道铁路轨道，两侧设置了2道公路路面。

计算简图及梁截面图如下：计算简图（单位：m）1支点截面图（单位：mm）2跨中截面图（单位：mm）3支点-跨中变截面（见midas）4跨中-支点变截面（见midas）5墩截面图（单位：m）5摄氏度的局部温度梯度荷载。

12建模过程i 材料梁采用GB-civil （RQ 中的50号混凝土，墩采用 GB-civil （RC ）中的30号混凝土。

2截面a ）首先在CAD 中，分别绘制跨中和支点的梁截面图， 通过截面特性方t 算器导入 midas,由于这里在 CAD 中绘图时用的 mm 为单位，所以导入时，仍以 mm 为单位。

通过 导入得到了支点梁截面和跨中梁截面。

b ）在midas 中以二次函数的方式，生成支点 -跨中的变截面和跨中-支点的变截面。

c ） 在midas 中用实腹长方形截面生成墩截面。

3节点（详见附录1） 1~37均为上部结构的结点。

1、10、19、28、37〜67为墩的结点。

4单元（详见附录2）支点设置为2米一个单元，长8米的变截面设为一个单元， 跨中每2米一个单元。

1~36为上部结构单元。

墩设置为每2米一个单元。

37~66为墩的单元。

5边界条件43、49、55、61、67为墩底，都设为固定支座。

即 111111。

计算结果 1静力荷载工况[1]自重由于材料 midas 自己计算，可只设方向-1。

[2]二期恒载设为-50kN/m （这里修改单位为 kN ）。

[3]在第二个墩和第四个墩均设置了 -0.01m 的沉降。

[4]整体升温单元温度20摄氏度。

[5]局部升温在Z 方向和Y 方向各设置了 6车道荷载[1]铁路1车辆前进方向设为向后，偏移 2.5米。

[2]铁路2车辆前进方向设为向前，偏移 -2.5米。

MIDAS连续梁有限元分析案例（⼀）连续梁有限元分析案例学号：姓名:班级:联系⽅式:⽬录⽬录 (1)1 ⼯程概况 (2)1.1 桥梁基本概况 (2)1.2 主要材料及参数 (2)1.3 设计荷载取值 (2)2 建模内容 (3)2.1 组的定义 (3)2.2 施⼯阶段的定义 (4)2.3 预应⼒布置 (4)3 结果分析 (13)3.1 成桥阶段的结果 (13)3.1.1 成桥阶段的⽀座反⼒ (13)3.1.2成桥后结构的竖向位移 (13)3.1.3 成桥阶段结构的弯矩 (14)3.1.4 成桥阶段的应⼒ (14)3.2 PSC设计结果 (15)3.2.1 施⼯阶段法向压应⼒验算 (15)3.2.2使⽤阶段正截⾯压应⼒验算 (16)3.2.3 使⽤阶段正截⾯抗弯验算 (16)第⼀章⼯程概况1.1 桥梁基本概况（1）桥梁跨径布置：4×30m=120m；（2）桥梁宽度：0.25m（栏杆）+2.5m（⼈⾏道）+15.0m（机动车道）+2.5m（⼈⾏道）+0.25m（栏杆）=20.5m；（3）主梁⾼度：1.6m，⽀座处实体段为1.8m；（4）⾏车道数：双向四车道+2⼈⾏道；（5）桥梁横坡：机动车道向外1.5%，⼈⾏道向内1.5%；（6）施⼯⽅法：逐跨现浇法。

1.2 主要材料及参数（1）混凝⼟选⽤C50混凝⼟，其⼒学指标见表1-1。

（2）预应⼒筋选⽤直径为15.24mm的低松弛钢绞线，其⼒学指标见表1-2。

1.3 设计荷载取值（1）恒载m；⼆期恒载（⼈⾏道、护栏、主要包括材料重量，混凝⼟容重：25KN/3桥⾯铺装等）合计：85KN/m；（2）活载：车辆荷载：公路I级⼈群荷载：3KN/m2；（3）温度⼒系统升温25℃，系统降温-15℃第⼆章 MIDAS建模2.1 组的定义见图2.1所⽰。

结构组8个，跨1包含单元1-24，跨2包含单元25-43，垮3包含单元44-62，跨4包含单元63-78；⽀架1包含节点80-104，⽀架2包含单元104-123，⽀架3包含单元123-142，⽀架4包含单元142-158。

迈达斯构件有限元验算-概述说明以及解释1.引言1.1 概述本文主要介绍了迈达斯构件有限元验算的方法和步骤。

迈达斯构件是一种常用于建筑结构和工程项目中的槽钢或工字钢构件。

有限元方法是一种通过将结构分割为离散的有限元素来进行结构分析的数值计算方法，其能够较准确地预测结构的力学性能和固有特性。

有限元方法的基本思想是将结构划分为有限个离散元素，每个元素被看作一个子结构。

通过对每个元素应力与变形进行数学描述，并建立节点间的边界条件，可以得到整个结构的应力、变形和位移等信息。

这种方法能够在计算较大和复杂的结构时节省时间和资源，并且能够满足工程设计和安全要求。

在进行迈达斯构件的有限元验算时，需要首先对迈达斯构件进行建模和网格划分。

通过选择合适的网格参数和材料参数，可以得到较为准确的模型。

然后，根据结构的边界条件和加载条件，可以进行力学分析和动力分析，得到结构的应力、变形和振动等结果。

最后，通过与理论计算结果或实测数据进行对比，可以评估有限元模型的准确性和可靠性。

迈达斯构件有限元验算的具体方法包括弹性分析、稳定性分析、动力响应分析等。

通过这些分析，我们可以评估迈达斯构件在不同加载条件下的承载能力、稳定性和振动特性。

同时，我们也可以通过优化模型参数和设计方案来改善结构的性能和安全性。

在本文的后续部分，我们将详细介绍迈达斯构件的有限元方法以及相关的步骤和方法。

我们将分析有限元验算结果的准确性和可靠性，并讨论其优缺点。

最后，我们将展望未来的研究方向，以推动迈达斯构件有限元验算方法的进一步发展和应用。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式进行编写:文章结构部分旨在说明本文的组织结构，使读者能够清晰地了解文章的内容安排。

本文主要包括引言、正文和结论三个部分。

引言部分旨在引出本文的研究背景和意义，通过对迈达斯构件有限元验算的重要性进行概述，为读者提供对文章主题的整体了解。

接着，介绍了本文的结构。

正文部分是本文的核心部分，将分为四个小节进行阐述。

连续梁有限元分析案例学号：姓名:班级:联系方式:目录目录 (1)1 工程概况 (2)1.1 桥梁基本概况 (2)1.2 主要材料及参数 (2)1.3 设计荷载取值 (2)2 建模内容 (4)2.1 组的定义 (4)2.2 施工阶段的定义 (4)2.3 预应力布置 (5)3 结果分析 (14)3.1 成桥阶段的结果 (14)3.1.1 成桥阶段的支座反力 (14)3.1.2成桥后结构的竖向位移 (14)3.1.3 成桥阶段结构的弯矩 (15)3.1.4 成桥阶段的应力 (15)3.2 PSC设计结果 (15)3.2.1 施工阶段法向压应力验算 (15)3.2.2使用阶段正截面压应力验算 (16)3.2.3 使用阶段正截面抗弯验算 (17)第一章工程概况1.1 桥梁基本概况（1）桥梁跨径布置：4×30m=120m；（2）桥梁宽度：0.25m（栏杆）+2.5m（人行道）+15.0m（机动车道）+2.5m（人行道）+0.25m（栏杆）=20.5m；（3）主梁高度：1.6m，支座处实体段为1.8m；（4）行车道数：双向四车道+2人行道；（5）桥梁横坡：机动车道向外1.5%，人行道向内1.5%；（6）施工方法：逐跨现浇法。

1.2 主要材料及参数（1）混凝土选用C50混凝土，其力学指标见表1-1。

（2）预应力筋选用直径为15.24mm的低松弛钢绞线，其力学指标见表1-2。

1.3 设计荷载取值（1）恒载m；二期恒载（人行道、护栏、主要包括材料重量，混凝土容重：25KN/3桥面铺装等）合计：85KN/m；（2）活载：车辆荷载：公路I级人群荷载：3KN/m2；（3）温度力系统升温25℃，系统降温-15℃第二章 MIDAS建模2.1 组的定义见图2.1所示。

结构组8个，跨1包含单元1-24，跨2包含单元25-43，垮3包含单元44-62，跨4包含单元63-78；支架1包含节点80-104，支架2包含单元104-123，支架3包含单元123-142，支架4包含单元142-158。

一．名词解释1.单元刚度矩阵eF=e k e 表示由单元杆端位移求单元杆端力的方程，成为局部坐标系中的单元刚度矩阵。

矩阵e k称为单元刚度矩阵。

一般单元刚度矩阵是6X6的方阵，其中每个元素称为单元刚度系数，表示单元杆端位移所引起的杆端力。

2．单元坐标系：在杆件上确立的坐标系x y，其中x轴与杆件重合。

整体坐标系：在复杂结构中，各个杆件的杆轴方向不同，各自的局部坐标系也不同。

为了便于整体分析，而确定的一个统一的坐标系。

用xy表示。

3影响线：当单位集中荷载沿结构移动时，表示某一指定量变化规律的图形，成为该量值的影响线。

4徐变系数：问题总结一.有限元基本原理1.有限元分析的基本步骤：结构离散-----建立单元刚度矩阵-----单元组集成平衡方程-----引起等效节点力和位移边界条件----求解节点位移-----由位移求应变-----由应变求内力。

2.单元刚度如何得到3.空间梁单元具有6个自由度，其单元刚度矩阵的阶数，其中每一刚度系数的含义4.结构的变形、位移和反力是基于整体坐标系还是单元坐标系，单元的应力、内力是基于整体坐标系还是单元坐标系。

5.在梁单元上施加的非节点荷载，如何等效为节点荷载静力等效，指原荷载于节点荷载在任何虚位移上的虚功都相等。

6.在结构分析中，需要设置节点的原则7.在结构分析中，需要设置细分单元的情况8.在单元划分时，应注意事项二.单元类型1.在结构有限元分析时，主要有哪些单元类型桁架单元只受拉单元索单元只受压单元梁单元/变截面梁单元平面应力单元板单元平面应变单元平面轴对称单元空间单元2.什么是平面应力单元，平面应力单元的单元坐标系是如何规定，平面应力单元与平面应变单元的区别平面应力单元只能承受平面方向的作用力，利用它可以建立在单元内均匀厚度的薄板。

单元坐标是由X.Y,Z 三轴构成的，是满足右手螺旋法则的空间直角坐标系系统。

而平面应变单元只能用于线性静定结构分析中，它一般作为坝，或隧道等结构的分析。

连续梁逐跨现浇法有限元分析目录第一章工程概况 (2)1.1 桥梁基本概况 (2)1.2 主要材料及参数 (2)1.3 设计荷载取值 (2)第二章 MIDAS建模 (4)2.1 组的定义 (4)2.2 施工阶段的定义 (5)2.3 预应力布置 (6)第三章结果分析 (10)3.1 施工阶段结果分析 (10)3.1.1 施工阶段法向压应力验算 (10)3.1.2使用阶段正截面压应力验算 (11)3.1.3 使用阶段正截面抗弯验算 (11)3.2 成桥阶段结果分析 (11)3.2.1成桥阶段的支座反力 (11)3.2.2成桥后结构的竖向位移 (12)3.2.3 成桥阶段结构的弯矩 (12)3.2.4 成桥阶段的应力 (13)第一章工程概况1.1 桥梁基本概况（1）桥梁跨径布置：4×30m=120m；（2）桥梁宽度：0.25m（栏杆）+2.5m（人行道）+15.0m（机动车道）+2.5m（人行道）+0.25m（栏杆）=20.5m；（3）主梁高度：1.6m，支座处实体段为1.8m；（4）行车道数：双向四车道+2人行道；（5）桥梁横坡：机动车道向外1.5%，人行道向内1.5%；（6）施工方法：逐跨现浇法。

1.2 主要材料及参数（1）混凝土选用C50混凝土，其力学指标见表1-1。

（2）预应力筋选用直径为15.24mm的低松弛钢绞线，其力学指标见表1-2。

1.3 设计荷载取值（1）恒载m；二期恒载（人行道、护栏、主要包括材料重量，混凝土容重：25KN/3桥面铺装等）合计：85KN/m；（2）活载：车辆荷载：公路I级人群荷载：3KN/m2；（3）温度力：系统升温25℃，系统降温-15℃第二章 MIDAS建模2.1 组的定义本模型分组见图2-1所示。

共包含结构组12个，边界组11个，荷载组9个。

结构组：jg1~jg4代表“结构1~结构4”，为分段浇筑的四段主梁，其中jg1包含的单元为1to25号单元，jg2包含的单元为26to44号单元，jg3包含的单元为45to63号单元，jg4包含的单元为64to78号单元。

ANSYS及MIDAS软件介绍1.⾼等数学2. 普通物理3. 普通化学4. 理论⼒学5. 材料⼒学6. 流体⼒学7.计算机应⽤基础8.电⼯电⼦技术9. ⼯程经济10.⼟⽊⼯程材料11. ⼯程测量12. 职业法规13.⼟⽊⼯程施⼯与管理14. 结构设计15. 结构⼒学16. 结构试验17.⼟⼒学与地基基础1.结构静⼒分析⽤来求解外载荷引起的位移、应⼒和⼒。

静⼒分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。

ANSYS程序中的静⼒分析不仅可以进⾏线性分析，⽽且也可以进⾏⾮线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、⼤变形、⼤应变及接触分析。

2.结构动⼒学分析结构动⼒学分析⽤来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。

与静⼒分析不同，动⼒分析要考虑随时间变化的⼒载荷以及它对阻尼和惯性的影响。

ANSYS可进⾏的结构动⼒学分析类型包括：瞬态动⼒学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。

3.结构⾮线性分析结构⾮线性导致结构或部件的响应随外载荷不成⽐例变化。

ANSYS程序可求解静态和瞬态⾮线性问题，包括材料⾮线性、⼏何⾮线性和单元⾮线性三种。

4.动⼒学分析ANSYS程序可以分析⼤型三维柔体运动。

当运动的积累影响起主要作⽤时，可使⽤这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产⽣的应⼒、应变和变形。

5.热分析程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。

热传递的三种类型均可进⾏稳态和瞬态、线性和⾮线性分析。

热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能⼒以及模拟热与结构应⼒之间的热－结构耦合分析能⼒。

6.电磁场分析主要⽤于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁⼒线分布、⼒、运动效应、电路和能量损失等。

还可⽤于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及⽆损检测装置等的设计和分析领域。

7.流体动⼒学分析ANSYS流体单元能进⾏流体动⼒学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。

有限元分析软件MIDAS 在桥梁工程课程设计教学中的应用摘要：桥梁工程课程设计是土木工程交通土建专业实践性教学计划中的一个重要环节，对掌握知识和培养能力具有非常积极的作用。

针对现在的工程实际设计的方向与手段，结合桥梁工程课程设计的教学实践，将MIDAS 系列大型有限元结构设计软件引入课程设计教学环节，与传统的手算方式相结合，强调了课程设计的合理性、实践性。

其对于培养学生的综合素质和能力具有良好的效果，能够培养出更加适应市场需要的土木工程专业人才。

关键词：土木工程；桥梁工程；课程设计；MIDAS中图分类号：G642.41文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）51-0193-02收稿日期：2016-08-29基金项目：湖南城市学院教改项目“桥梁工程（二）课程设计改革的实践和研究”的研究成果之一作者简介：羊日华（1978-），女，湖南新化人，讲师，硕士，研究方向：桥梁结构分析与工程控制研究。

“桥梁工程”课程设计既是土木工程交通土建专业教学的一门主要课程，也是一门实践性极强的工程学科，其目的是培养学生综合运用桥梁工程课程所学知识以及有关先修课程的基本知识进行桥梁结构设计的能力。

以梁式桥课程设计为例，要求学生掌握梁式桥计算的全过程，其不仅加强了桥梁工程课程教学中的构造设计、计算方法的学习效果，而且也是对于结构设计原理、结构力学等专业基础课的一次实际应用，同时也毕业设计的基础。

一、现有桥梁工程课程设计教学中存在的主要问题 1.现有的课程设计方法与工程实践脱节。

在现代桥梁结构设计中，大型的有限元分析软件逐步取代了手工计算和设计。

常用的桥梁有限元软件有ANSYS 、MSC 、MIDAS 等一系列软件，这些软件以其强大的数值、分析运算功能、生动形象的图像处理能力，代替了传统方式下用笔和纸进行的设计操作。

现有的设计课程中用笔、纸完成桥梁工程课程设计的传统教学方式与时代脱节，大量应用电算技术成为一种时尚。

基于MIDAS的张弦梁结构有限元分析基于MIDAS的张弦梁结构有限元分析摘要：本文结合某社区游泳馆屋盖的张弦直梁的选型进行了分析。

运用有限元软件MIDAS分别从张弦梁的高跨比以及撑杆个数与下弦预拉力的关系，分析自振模态与撑杆数目的关系，从而综合各个指标对梁结构进行了优化设计。

关键词：张弦梁，梁截面高度，撑杆数量，自振频率Abstract: In this paper, the selection of a straight beam-string in a community swimming pool has been studied using FEM software MIDAS. The height-span ratio and the relationship between pole number and the pre-tension as well asself-vibration modes is research based on FEM method. Based on the result, the design of the structure is optimized.Key words: string beam, beam section height, pole number, self-vibration frequency中图分类号：TB482.2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）1 引言某社区游泳馆的跨度为20.8m，原方案的屋盖为H型钢梁为主承重构件，次梁也为H型钢，屋面板为压型钢板为衬板的组合屋面板。

由于跨度和空间的局限，原方案采用了较为传统的屋架梁作为主承重构件，为满足结构的应力和挠度要求，选择截面高度为1.6m。

相对来说占据了较大的游泳馆的使用净空，而且从观感来说整个结构会欠缺轻盈。

为此，本文提出一种较为新型的梁形式，张弦梁结构。