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

此例题的步骤如下：1.简介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.查看分析结果例题 开口部详细分析41.简介本例题介绍的是梁的腹板存在圆形开口部时，为对开口部进行加强设计而进行的建 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ZX0.6 mABCDR=1.0 m梁单元区间梁单元区间板单元详细模型区间50kN/m例题开口部详细分析5 2.设置基本操作环境1.主菜单选择工具>设置>单位系:单位体系为（kN,m）2.设置用户坐标系主菜单选择结构>坐标系/平面>UCS> X-Z平面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。

利用X-Z 将梁腹板面设置为 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.在结构菜单点击 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注：在选择后点击键，则可以省略第 5 阶段。

例题开口部详细分析3.输入构件材料以及截面数据1.主菜单选择特性>材料>材料特性值：添加：材料号：1 名称：Q235 规范：GB03(S)图2 定义材料2.主菜单选择特性>截面>厚度：添加：定义厚度（0.01，0.015，0.02，0.04）图3 定义厚度6例题开口部详细分析7 4. 建立结构模型1.主菜单选择节点/单元>节点>建立节点为了方便圆形洞口以及垂直、水平加劲板的输入，在 UCS x-y 平面建立定位洞口和加劲板基准的9个节点。

由于圆形洞口周边的加劲板关于洞口中心横轴和竖轴对称，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余部分的建模。

1.在图标菜单点击节点号、单元号，可以显示节点号和单元号2.在图标菜单点击自动对齐，可以自动调节缩放3.在主菜单选择节点/单元>建立节点4.在坐标(x, y, z) 输入栏输入‘0 0 0’5.点击键6.在树形菜单中(图 4的 )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’后点击键打开的图标例题开口部详细分析1图4 在单元输入位置生成节点2.主菜单选择节点/单元>单元>扩展利用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。

此梁单元用于利用扩展(Extrude)功能生成圆管形加劲板。

1.选择节点/单元>单元>扩展2.在扩展类型选择栏选择‘节点 线单元’3.在图标菜单点击用窗口选择后选择节点 14.在单元类型选择栏选择‘梁单元’5.在材料选择栏选泽‘1 : Q235’6.在截面输入栏输入截面号‘999’7.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’11.在第一点输入栏输入‘0, 0, 0’12.点击键8例题开口部详细分析9图5 在开口部边框生成临时梁单元3.主菜单选择节点/单元>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.在等间距的分割数量输入栏输入‘4’3.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图6 为了输入板单元分割节点4.主菜单选择节点/单元>单元>建立单元利用节点生成板单元。

按逆时针方向连接是为了统一生成的板单元的单例题 开口部详细分析10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 ‘✓’ 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 12.连接节点 4, 5, 8, 7 来输入板单元 19图7 生成圆形开口部的板单元注：在工具>参数设置首选项菜单，为了用户操作方便可以改变 midas Gen 的初期操作环境。

(栅格、捕捉等数据库)注：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midas Gen 的数值分析模型>单元种类和主要考虑事项> 板单元例题开口部详细分析11图8 生成腹板处其余的板单元5.主菜单选择节点/单元>单元>分割为了形成优良的有限元网格(Fine Mesh)，把输入的板单元按适当的大小分割。

1.在图标菜单使用用交叉线选择选择○A区域的板单元(单元9到16)2.在单元类型选择栏选择‘其他平面单元’3.在分割选择栏选择‘等间距’4.在X方向分割数量输入栏输入‘3’5.在Y 方向分割数量输入栏输入‘1’6.点击键7.点击单选选择○B区域的单元178.在分割数量 x以及y输入栏分别输入‘4’9.点击键10.选择○C和○D区域的单元18, 1911.在X方向分割数量输入栏输入‘4’12.在Y方向分割数量输入栏输入‘2’13.点击键打开的图标例题开口部详细分析图9 分割腹板处的板单元6.主菜单选择节点/单元>单元>建立单元为了建立垂直、水平加劲板以及上端的翼缘，先在加劲板和翼缘的位置输入梁单元，然后利用单元扩展功能，将梁单元扩展为板单元1.在树形菜单中(图10 )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.在截面输入栏输入截面号‘998’4.点击交叉分割/节点表示‘✓’5.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6.连接节点2和8来输入临时梁7.在截面输入栏输入截面号‘997’8.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12例题开口部详细分析1图10 在加强部分和翼缘的位置输入梁单元7.主菜单选择节点/单元>单元>镜像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.在图标菜单点击全选和自动调节缩放2.在形式选择栏选择‘复制’3.在镜像平面选择栏选择‘z-x 平面’4.确认y : ‘0’后点击键5.在工具菜单点击全选6.在镜像平面选择栏选择‘y-z 平面’7.确认x :‘0’点击8.点击键打开的图标例题开口部详细分析图11 完成模型的腹板部分8.主菜单选择节点/单元>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.选择工作目录树和前次对话框选项 (图12的 )4.在特性值>截面双击截面号‘999’(圆形管加强加劲板)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 : 0.01’8.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13.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14例题开口部详细分析16.点击键17.在厚度选择栏选择‘2 : 0.015’18.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‘4 : 0.04’21.在复制数量输入栏输入‘4’22.点击键23.点击键1图12 完成开口部详细模型的一侧例题开口部详细分析9.主菜单选择节点/单元>单元>镜像为了生成详细模型的另一面的翼缘和加劲板，先选择腹板外的其余部分，然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.在树形菜单中工作选项的特性值>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16例题 开口部详细分析10.主菜单选择节点/单元>节点>建立节点完成开口部加强部分详细模型的输入后，为了输入支承条件把梁单元延长到两端的支承点。

生成梁单元之前，在输入支承条件的位置生成节点。

1.在 坐标(x, y, z ) 输入栏输入 ‘- 3’2.在 复制次数 输入栏输入 ‘1’3.在 距离(dx, dy, dz) 输入栏输入 ‘9’4.点击键图14 在梁的支承点生成节点注：没有输入的轴的其它坐标值会默认定为 0。

例题开口部详细分析11.主菜单选择节点/单元>单元>建立单元1.在单元类型选择栏选择‘一般梁/变截面梁2.在材料号选择栏选择‘1:Q235’3.点击截面号选择栏右侧的键4.点击键5.在数据库/用户选项选择‘工字型截面’6.选择‘用户’7.在名称输入栏输入‘H 2000x800x20/40’8.在H, B1, t w , t f1，B2, t f2输入栏分别输入‘2’, ‘0.8’ ,‘0.02’ , ‘0.04’，‘0.8’ ,‘0.04’9.点击键10.点击键11.在截面选择栏选择‘1 : H 2000x800x20/40’12.连接要生成梁单元的节点图15 生成开口部详细模型两端的梁单元18例题开口部详细分析5. 输入边界条件1.主菜单选择边界>边界>一般支承在梁的两端输入边界条件。

1.作为边界条件在‘D-All’和‘RX’打‘✓’2.在图标菜单点击窗口选择3.选择梁的两端节点4.点击键图16 输入边界条件2.主菜单选择边界>连接>刚性连接利用刚性连接功能，给输入为线单元的梁和输入为板单元的详细模型赋予连续条件，使其变形协调。