结构力学求解器总结

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常见问题

1.什么情况下需要输入均布质量?求解器会把它转换为自重吗?(2002.10.27)

2.求解器里对各种物理量的默认单位是什么?如何输入?

3.如何用求解器求解不考虑轴向变形的结构?

4.求解器声称给出精确解,可是用它计算结力教材上的超静定例题,为什么得到的解不一样呢?

5.求解器对不同问题的求解功能有个一览表吗?(2009.09.06)

问:什么情况下需要输入均布质量?求解器会把它转换为自重吗?(2002.10.27)

答:均布质量仅在求解自由振动问题时才需要输入,与静力计算没有关系。在静力计算中,杆件的自重应按照均布荷载由用户自行输入。

问:求解器里对各种物理量的默认单位是什么?如何输入?

答:求解器采用纯数值计算,不设置默认单位。各个物理量的单位要由用户事先统一设定。比如:若力用kN,长度用m,则所有物理量都要用kN和m;不能一部份用kN,一部分用N,这要求用户自己事先确定并统一。

问:如何用求解器求解不考虑轴向变形的结构?

答:首先必须明确一个概念,完全不考虑轴向变形的结构并不总是可解的(具体理论这里从略)。不考虑轴向变形相当于将各杆的EA都设成无穷大,这一点在计算机中是无法精确实现的。用求解器模拟EA无穷大有以下几种方法:

1)在输入截面刚度EA时,选“无穷大”。注意,此并非是真正的无穷大,而是对EA自动设置了一个相对于EI大几个量级的数来近似。此法由于是自动设置,有时并不能获得预期的效果。

2)人工将各个杆件的EA设置成足够大的数(比EI大几个量级的数)。此法中,数值取过大的话,计算中会发生数值溢出。

3)用2)的方法人工设置大数(可以大到单精度无法计算的程度),同时采用四精度计算(选菜单“求解/选项”)。此法可将大数设置成相当大的数而顺利计算出满意结果。

问:求解器声称给出精确解,可是用它计算结力教材上的超静定例题,为什么得到的解不一样呢?(2009.09.06)

答:普通的结力教材中,对于超静定结构的计算,几乎无一例外地作了无轴向变形的假定,而求解器求解时一般都会考虑轴向变形。如果采用上一个问题中的方法2)或3)将各杆件的EA设置成足够大的数,则可得到和教材例题大致相同的结果。结果不一样还有一个可能的原因是,很多教材中的例题都是早期用计算尺计算的,有效数字的长度不够,也会和求解器的结果在几位数字之后有所不同。

问:求解器对不同问题的求解功能有个一览表吗?(2009.09.06)

答:如下面的表格所示。从中可以看出,若只是进行静力内力和位移计算,就无需输入分布质量m等无关的参数。

1. 含有弯曲杆件的问题;

抛物线拱y=f+c*(a*x)**2;

要点:以小段直杆单元近似曲杆;

定义变量a,f,c

利用变量和公式定义节点

定义单元 定义荷载和材料性质 定义支撑条件 除静力计算以外,也做振动和稳定计算 求解位移和内力

2. 含有变截面杆件的问题;

变刚度杆件:EI=2-X,X in (0,1) 要点:用小段常截面单元近似 定义节点,定义单元,定义支撑和荷载, 添加文本 定义材料性质(取各单元中点的EI值作为该单元的值)

3. 远程求解和本地求解;

4. 用四精度求解

用四精度求解大致能给出25-28位十进制数字,若有高精度要求可以采用;轴向刚度很大不用四精度难以求解;自由振动误差限非常严格,如5e-20,不用四精度难以求解;求解—选项—采用四精度;--计算

5. 有刚体位移的结构的自由振动;

自由杆件有三个刚体位移,因此前三阶自振频率为零,可从第四阶开始求;如果在一段加上固定铰约束,则杆件有两个刚体位移,因此前两阶自振频率为零,可从第三阶开始求;

6. 刚性杆件(刚度无穷大)

材料性质,设置抗拉刚度和抗弯刚度为无穷大;求解

7. 考虑剪切变形的影响

在解决自由振动问题时,定义节点—定义单元—定义支撑—定义荷载—定义材料性质(设置好抗拉刚度,抗弯刚度,抗剪刚度,均布质量)--命令---其他参数—自由振动(设置自振频率参数)---进行自由振动的求解,可知:考虑剪切变形时,杆件的挠度变大,振动频率变低。