例题3 开口部详细分析开口部详细分析3 例题3. 开口部详细分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen对开口详细部分的建模分析方法。

此例题的步骤如下：1.简要2.设置基本操作环境3.输入构件材料以及截面数据4.建立结构模型5.输入边界条件6.定义及输入荷载7.运行结构分析8.查看分析结果开口部详细分析4例题3. 开口部详细分析概要本例题介绍的是梁的腹部存在圆形开口部时，为对开口部进行补强设计而进行的建模、分析及查看结果的过程，材料采用Q235基本数据如图(1)所示：(a) 模型概要图1. 具有圆形开口部的梁构件和开口部的详细分析模型梁单元区间梁单元区间板单元详细模型区间50kN/m开口部详细分析5 设置基本操作环境1．设置单位体系1.单位体系为（KN,m）2．设置局部坐标系为了容易输入以及查看结果，使梁的单元坐标系与整体坐标系一致来建立模型。

即，利用 X-Z将梁腹部面设置为 UCS x-y 平面后点击 正面 使得操作画面与 UCS x-y 平面一致。

1.在图标菜单点击 X-Z2.在 坐标 输入栏输入 ‘0, 0, 0’3.在 角度输入栏输入 ‘0’4.点击 键5.在图标菜单点击正面在修改视角标记‘9’后点击键，则可以省略第5 阶段。

开口部详细分析6定义材料和截面1：主菜单选择 模型>材料和截面特性>材料： 添加材料号：1 名称：Q235 规范：GB03(S)图2 定义材料2：主菜单选择 模型>材料和截面特性>厚度：添加：定义厚度（0.010，0.015，0.020，0.040）图3 定义厚度开口部详细分析7 建立结构模型1：主菜单选择 模型>节点>建立为了圆形开口部以及垂直 、水平加劲板的输入，在 UCS x-y 平面输入成为指定开口部的大小和补强位置的基准的9个节点。

由于圆形开口部的补强位置以开口部的中心为基准关于横轴和竖轴对称，故只建立开口部右侧上端的1/4部分的模型后利用对称复制功能可完成剩下的部分。

1.在图标菜单点击节点号、 单元号 (Toggle on)2.在图标菜单点击 自动调节缩放3.在关联菜单选择 节点>建立节点4.在坐标(x, y, z) 输入栏输入 ‘0 0 0’5.点击 键6.在功能目录表(图 3.2的X)选择 移动/复制节点7.在图标菜单选择 全选8.在 形式 选择栏选择 ‘复制’9.在 复制和移动 选择栏选择 ‘任意间距’10.在 方向选择栏选择 ‘x’11.在 间距 输入栏输入 ‘0.8, 0.7’12.点击 键13.在图标菜单点击 全选14.在 任意间距的 方向 选择栏选择 ‘y’15.在 距离 输入栏输入 ‘.7 .3’16.点击 键17.在图标菜单点击 用窗口选择 后选择节点 118.在 形式 选择栏选择 ‘移动’19.在 方向 选择栏选择 ‘x’20.在 距离 输入 ‘0.5’ 后点击 键Toggle on开口部详细分析8图4. 在单元输入位置生成节点2：主菜单选择 模型>单元>扩展利用连续复制节点的同时生成单元的 扩展单元 功能在开口部边框的圆管形加劲板位置输入梁单元。

此梁单元以后使用于利用扩展(Extrude)功能生成圆管形加劲板。

1. 选择模型 >单元2. 在功能目录表选择 扩展单元3. 在 扩展类型 选择栏选择 ‘节点 → 线单元’4. 在图标菜单点击用窗口选择后选择节点 15. 在 单元类型 选择栏选择 ‘梁单元’6. 在 材料 选择栏选泽 ‘1 : Q235’7. 在 生成形式 输入栏选择 ‘旋转’8. 在 复制次数 输入栏输入 ‘8’9. 在 旋转角度 输入栏输入 ‘90/8’ 10. 在 旋转轴选择栏选择 ‘z-轴’开口部详细分析911.在 第一点 输入栏输入 ‘0, 0, 0’12.点击键图5. 在开口部边框生成临时梁单元3：主菜单选择 模型>节点>分割节点现在对节点2和5以及4和5之间的区间进行四等分。

1.点击 自动调节缩放 (Toggle off)2.在Model Entity选项(图4①)选择 节点3.在功能目录表选择 分割节点4.在 等间距 的 分割数量 输入栏输入 ‘4’5.点击分割的节点号输入栏后用鼠标连续指定节点2、5以及节点4和5开口部详细分析10图6. 为了输入板单元分割节点3：主菜单选择 模型>单元>建立把生成的节点生成板单元。

按逆时针方向连接是为了统一生成的板单元的单元坐标系，以便以后分割单元时可以有效地使用 分割单元 功能。

1. 在单元工具条选择建立单元 (参考图 3.5的X )2. 在 单元类型 选择栏选择 ‘板’、确认 ‘4 节点’3. 在 材料名称选择栏选择 ‘1 : Q235’4. 在 厚度. 选择栏选择 ‘0.02’5. 用鼠标指定节点连接输入栏后连接节点 1, 2, 18, 10 来生成板单元 96. 连接节点 10, 18, 19, 11 生成板单元 107. 与上面相同的方法依次连续生成板单元 11 到 168. 在图标菜单点击收缩单元 (Toggle on)9. 点击 交叉分割删除 ‘9’ 标识10. 连接节点 2, 3, 6, 5 来输入板单元 17 11. 连接节点 5, 6, 9, 8 来输入板单元 18生成单元时根据节点的指定顺序决定单元坐标系，故输入时最好维持一定的顺序。

板单元的单元坐标系请参考分析&设计手册中的MID AS/Gen 的数值分析模型>单元种类和主要考虑事项> 板单元开口部详细分析1112.连接节点 4, 5, 8, 7 来输入板单元 19图7. 生成圆形开口部周围的板单元图8. 生成腹部剩下的板单元4：主菜单选择 模型>单元>分割在工具>参数设置菜单，为了用户操作方便可以改变MIDAS/Gen的初期操作环境。

(栅格、捕捉、数据库等)开口部详细分析12为了形成优良的有限元网格(Fine Mesh)，把输入的板单元如下按适当的大小分割。

1. 在功能目录表(图7 X )选择 分割单元2. 在图标菜单使用用交叉线选择 选择 ○A 领域的板单元(单元 9 到 16) 3. 在 单元类型 选择栏选择 ‘平面’ 4. 在 分割 选择栏选择 ‘等间距’ 5. 在 X方向分割数量 输入栏输入 ‘3’ 6. 在 Y方向分割数量 输入栏输入 ‘1’ 7. 点击 键8. 点击单选选择 ○B 领域的单元 179. 在 分割数量 x 以及 y 输入栏分别输入 ‘4’ 10. 点击键11. 选择 ○C 和 ○D 领域的单元 18, 19 12. 在 X方向分割数量 输入栏输入 ‘4’ 13. 在 Y方向分割数量 输入栏输入 ‘2’ 14. 点击键Toggle on开口部详细分析13图9. 分割腹部的板单元5：主菜单选择 模型>单元>分割下面为了把梁单元扩展为板单元来输入垂直、水平加劲板以及上端的翼缘，现在在加劲板和翼缘的位置输入梁单元。

1. 在功能目录表(图8 X )选择 建立单元2. 在 单元类型 选择栏选择 ‘一般梁/变截面梁’3. 点击 交叉分割/节点 表示 ‘9’4. 用鼠标点击 节点连接 输入栏后连接节点 4 和 58 来输入临时梁5. 连接节点 2 和 8 来输入临时梁6. 点击 节点连接输入栏后连接节点 7 和 9 来在上端翼缘位置输入临时梁开口部详细分析14图10. 在补强部分和翼缘的位置输入梁单元6：主菜单选择 模型>单元>分割利用面对称功能对开口部详细模型的剩下的3/4部分生成单元。

1. 在图标菜单点击 节点号,单元号 (关闭) 2. 在图标菜单点击全选 和自动调节缩放3. 在功能目录表(图9的X )选择 镜像单元4. 在 形式 选择栏选择 ‘复制’5. 在 镜像平面 选择栏选择 ‘z-x 平面’6. 确认 y : ‘0’ 后点击 键7. 在Icon Menu点击全选8. 在 镜像平面 选择栏选择 ‘y-z 平面’ 9. 确认 x : ‘0’ 点击10. 点击 键Toggle on开口部详细分析15图 11 完成模型的腹板部分7：主菜单选择 模型>单元>扩展把临时输入的梁单元扩展为板单元来完成圆形开口部的翼缘、垂直和水平加劲板以及梁的翼缘。

1.在图标菜单点击 标准视图 2. 图标菜单点击设定全局坐标系3. 选择 工作 选项(图10的①)4. 在 特性值>截面 双击截面号‘999’(曲管形补强 加劲板)5. 在单元工具条点击将单元扩展6. 在 扩展类型 选择栏选择 ‘线单元 → 平面单元’7. 在 厚度 选择栏选择 ‘1 : 0.010000’8. 在 生成形式 选择栏选择 ‘复制和移动’9. 在 等间距 的 dx, dy, dz 输入栏输入 ‘0, - 0.1, 0’ 10. 在 复制次数 输入栏输入 ‘3’ 输入 11. 点击键12.在图标菜单点击 选择属性开口部详细分析1613. 在 选择属性 选择 ‘截面’14. 选择截面号 ‘998’(垂直、水平加劲板) 15.点击 键 16. 点击键17. 在 厚度 选择栏选择 ‘2 : 0.015000’ 18. 点击键19. 与步骤12∼16相同的方法选择截面号 ‘997’(梁的翼缘) 20. 在 厚度 选择栏选择 ‘40 : 0.040000 ’ 21. 在 复制数量 输入栏输入 ‘4’ 22. 点击键 23. 点击键图12. 完成开口部详细模型的一侧开口部详细分析17 8：主菜单选择 模型>单元>镜像为了生成详细模型的另一面的翼缘和加劲板，如下选择除了腹部的剩下的部分后利用对称复制功能完成开口部的详细模型。

1.在图标菜单点击 全选2.在 工作 选项的 特性值>厚度选择厚度号 ‘20 : 0.02’ 后点击鼠标右键3.在关联菜单选择 解除选择4.在单元工具条选择 单元镜像5.在 镜像平面 选择栏选择 ‘z-x 平面’6.点击键图13. 完成的开口部详细模型开口部详细分析189：主菜单选择 模型>节点>建立完成开口部补强详细模型的输入后，为了输入支撑条件把梁单元延长到两端的支撑点。

生成梁单元之前，在输入支撑条件的位置生成节点。

1. 在节点工具条选择建立节点2. 在 坐标(x, y, z ) 输入栏输入 ‘- 3’3. 在 复制次数 输入栏输入 ‘1’4. 在 距离(dx, dy, dz) 输入栏输入 ‘9’5. 点击键图14. 在梁的支撑点生成节点没有输入的轴的其它坐标值会默认定为 0。

开口部详细分析19 10：主菜单选择 模型>单元>建立1.在单元工具条选择 建立单元2.在 单元类型选择栏选择 ‘一般梁/变截面梁3.在 材料号 选择栏选择 ‘1:Q235’4.点击 截面号选择栏右侧的 键5.点击 键6.在 数据库/用户 选项选择 ‘工字型截面’7.选择 ‘用户’8.在 名称 输入栏输入 ‘H 2000x800x20/40’9.在 H, B1, t w , t f1 输入栏分别输入 ‘2’, ‘0.8’ ,‘0.02’ , ‘0.04’10.点击 键11.点击 键12.在 截面 选择栏选择 ‘1 : H 2000x800x20/40’13.连接要生成梁单元的节点节点图15. 生成开口部详细模型两端的梁单元开口部详细分析20输入结构的边界条件1．主菜单选择 模型>边界条件>一般支撑在梁的两端输入固接条件。