前兩天在做ABAQUS節點分析的時候感覺到,這個過程最痛苦的不是建模,而是把內力輸入到abaqus里。首先pkpm或者yjk的內力實在是不好直接用,軟體內部用來算構件時受力狀態肯定是很清晰的,但是並沒有一個功能能輸出具體到某一個節點的內力,另外內力的方向判斷也不很直觀。

退而求之打算用midas來計算直接輸出節點內力,結果發現這個內力輸的我腦子疼。

這是midas的單元坐標:

這是midas梁單元內力符號約定:

可以發現在梁單元起點N1位置,

軸力規定為受拉為正,受壓為負;

剪力y和y軸反向;

剪力z和z軸反向;

扭矩和x軸反向;

彎矩y和y軸同向(右手定則)

彎矩z和z軸反向(右手定則)

再把這些內力輸到abaqus里:

7個節點,每個節點兩種內力(集中力、彎矩),每種內力3個方向,一共要輸入7x2x3=42個內力…

而且就這42個內力也只能輸入一個工況或者一個荷載組合的…再想想pkpm里動輒3位數的組合…

算了算了,人間不值得(

想了想,midas也有相應的節點分析軟體midas FEA,而且似乎有個功能是把節點建模劃分網格之後直接導入整體模型進行分析,這樣的話邊界條件的假定和內力輸入這兩項問題似乎就不存在了,只需要節點的建模就行,效率至少能提高一倍以上。

試試←結論。

第1部分 Gen桿系模型轉為實體模型導入FEA

0 前置條件

0.1 研究目的

這次是為了研究複雜節點(8個分叉)在中震下的破壞形式,考慮中震彈性的驗算。

本地區抗震設防7度(0.15g),III類場地。

0.2 構件截面問題

Midas Gen導入FEA的時候組合截面識別不了,因此我把模型中的十字工形鋼骨柱改為了工字鋼,然後在FEA里補全。

0.3 組合截面問題

鋼骨和混凝土之間的粘結滑移我還沒有弄的特別明白,有待研究,因此這次建模只建了鋼骨的模型,沒有考慮混凝土和型鋼共同作用。可以認為是研究中震下混凝土全部剝落後純鋼節點是否能滿足中震彈性的要求。

1 分割節點

柱取反彎點位置截斷,梁取兩倍截面高度,手裡這個項目梁在兩倍截面高度位置正好有一根次梁,因此就取這個位置了。

2 單獨激活節點部分的構件

3 桿系模型從Gen中導出

1、全選節點構件——2、文件——3、導出——4、桿系模型轉實體模型

5、選擇對象單元——6、確定

7、起名——8、確定

9、gen會生成一個txt,這個文件就是剛才保存的.mcs文件,直接關閉即可

4 .mcs文件導入FEA

4.1 FEA新建

確定即可

4.2 導入模型

1、幾何——2、框架→實體

3、選擇線框文件——4、選擇剛才存好的.mcs文件

5、確認

第2部分 在FEA中處理節點

1 補全十字工形鋼骨

1.1 鋼骨腹板

1、實體——2、箱型——3-1、角點坐標——4、選擇一個基準點——5、修改實體大小——3-2、改變角點坐標位置使腹板對柱中線居中——6、預覽——7確認

1.2 鋼骨翼緣

方法同上,建立翼緣

1.3 複製鋼骨翼緣

1、 幾何

2、 平移

3、 選擇對象實體

4、 選擇剛建好的翼緣實體

5、 兩點向量

6、 選擇腹板上的平移起點——選擇平移終點

7、 等間距複製

8、 點擊文本框右側」<」按鈕可以直接計算平移起點和平移終點之間的距離,也可以直接輸入平移距離

9、 預覽

10、確認

1.4 布爾運算合併十字形鋼骨

1、 實體

2、 並集

3、 選擇主形狀

4、 選擇導入的工字型鋼

5、 選擇輔助形狀

6、 選擇剛才建立的腹板和翼緣實體

7、 合併面(把共面的表面合併到一起,不勾選會保留幾個實體的輪廓線)

8、 預覽

9、 確認

1.5 裁剪實體單元

1、 實體

2、 分割實體(這個按鈕左邊那個叫修剪實體,但是修剪功能需要先建一個表面,比分割實體麻煩)

3、 選擇分割的實體

4、 選擇要分割的梁

5、 三點平面

6、 選擇鋼骨翼緣上的三個點,這三個點形成的平面就是切割平面

7、 取消勾選」刪除分割用曲面

8、 預覽

9、 確認

10、 選擇分割後多餘的實體

11、 按」Del」鍵

12、 確認

同理切割其他的桿件

1.6 梁加勁肋

1、 曲線

2、 繪製3D多段線

3、 點選生成面

4、 點選閉合

5、 依次點出加勁肋平面的4個角點,會自動生成一個面

6、 點擊取消退出

7、 實體

8、 擴展

9、 選擇擴展形狀

10、 選擇剛才繪製的平面

11、 兩點向量

12、 選擇鋼樑翼緣上的兩點作為擴展的方向向量

13、 輸入擴展長度

14、 預覽

15、 確認

16、 幾何

17、 移動

18、 選擇對象形狀

19、 選擇剛才生成的加勁肋

20、 兩點向量

21、 選擇鋼樑翼緣上的兩點作為加勁肋移動的方向

22、 輸入移動距離使加勁肋位置和斜撐的翼緣位置基本重合

23、 預覽

24、 確認

同理輸入另一側鋼樑加勁肋

1.7 柱隔板

1、 用」分割實體」工具切出內隔板上表面的平面

2、 用」3D多段線」工具繪製內隔板平面

3、 用「擴展」工具生成鋼骨內隔板

4、 用」移動」工具複製到內隔板需要的位置

1.8 補全支撐節點

1、 選擇支撐和下方內隔板

2、 右鍵——僅顯示

3、 使用」擴展」,延伸內隔板

4、 使用」分割」,將需要刪除的部分切割出來

5、 把多餘的部分刪除

6、 「擴展」腹板

7、 「分割」腹板

8、 刪除多餘的部分

9、 「合併」為一個整體

10、 同理處理另一側的支撐

11、給支撐導圓角,圓角半徑取10倍翼緣厚

12、同理導其他的幾個圓角

13、顯示全部

2 組合

2.1 備份文件

在組合之前先保存且備份一個文件,以免出現很多令人意想不到的錯誤。

(這個軟體很多錯誤真的是連提示信息都沒有,只知道錯了,但完全不知道錯在哪以及怎麼解決…)

2.2 布爾運算——合併

3 劃分網格

3.1 備份文件

對,這一步之前也得備份一下,劃分網格也會出很多不知道為什麼錯了的錯誤…

3.2 定義材料

1、 自動映射網格

2、 自動實體網格

3、 創建或修改3D特性

4、 材料管理

5、 創建材料

6、 資料庫

7、 選擇國標Q345

8、 選擇質量密度

9、 確認

11、3D特性命名

12、確認

13、選擇需要劃分單元的實體

14、選擇需要劃分單元的實體

15、文本框右側的」<」按鈕可以自動計算合適的網格尺寸,也可以自己輸入

16、確認材料特性

17、預覽種子

18、確認

4 導出為midas Gen格式

第3部分 在midas Gen中處理節點

1 導入節點文件

新建——文件——導入——midas Gen MGT文件

2 另存為.mgp文件

3 主模型的處理

3.1 將節點位置的桿件刪掉

3.2 將節點模型和主模型合併

3.3 將節點周邊的桿單元與實體單元耦合

3.3.1 選擇交界面位置的部分單元——激活

3.3.2 創建剛性連接

1、 邊界

2、 剛性連接

3、 主節點號

4、 選擇外側的桿單元端點作為主節點

5、 選擇類型——剛體

6、 選擇實體單元和桿單元交界面上的所有節點

7、 適用

3.3.3 同理處理其他的桿件

3.4 運行計算查看結果

1.2D+1.4L
1.0D+0.5L+1.0EX+0.4EZ
1.0D+0.5L+1.0EY+0.4EZ

第4部分 其他的一些問題

1 計算參數

這次主要關注點在節點模型的導出、處理和導回,沒有關注具體的計算參數,也沒有給出反應譜和荷載組合的具體設置,這方面大家根據自己的需要來設置就好。

2 網格劃分

這次網格劃分畫的很粗糙,有不少網格的質量都堪憂,不過這次主要還是介紹方法,不做那麼細緻的學術探討了。

3 荷載

由於這種節點是實體模型,而原模型是桿系模型,因此會出現實體模型導回之後丟失荷載的問題,如果要做的詳細一些,需要把線荷載換算成面荷載加到梁翼緣的實體單元上,操作比較繁瑣就略去了,有興趣的同學可以研究研究。

4 鋼骨和混凝土

問了一下,鋼骨、鋼筋和混凝土交界位置可以用界面單元來建模,看了看特性里也有粘結滑移的相關設置,等有時間的話再研究。


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