MIDAS桁架分析
midas教学-桁架
关于显示：
约束：所有约束概念上的介绍
荷载：荷载工况，自重，节点荷载，其他荷载概念上介绍
自重
节点荷载
放错工况了，可以这样修改！
讲解质量的相关设定：
（5）计算结果：
反力：
变形：
内力图
梁截面细部分析：
荷载组合：
（6）注意事项：转换为桁架
另外的方法：
出现警告了：
按下面的修改，正确了。
算例：简单的桁架计算，熟悉界面操作
基本数据
L=12高8
型钢
Fy=-2KN–1KN
步骤：
（1）菜单、工具条、工作空间，重点是工作空间
（2）工作开始的时候的初步设置
结构类,Dz,Ry
（3）材料与截面：各种截面的概念，spc在下个问题里讲160*58
（4）建立模型：
建立节点、单元
迈达斯桁架结构坐标
迈达斯桁架结构坐标一、引言迈达斯桁架结构是一种常见的建筑结构，它具有良好的稳定性和承载能力，被广泛应用于各种建筑物中。
在设计和施工过程中，准确的坐标是非常重要的。
本文将介绍迈达斯桁架结构坐标的相关知识。
二、什么是迈达斯桁架结构1. 定义迈达斯桁架结构是由许多杆件和节点组成的三维空间框架结构，它可以承受水平和垂直方向上的荷载。
2. 特点迈达斯桁架结构具有以下特点：（1）刚度大：由于杆件之间通过节点连接，使得整个结构具有较高的刚度。
（2）承载能力强：迈达斯桁架结构可以承受较大的水平和垂直方向上的荷载。
（3）造型美观：由于节点之间可以采用不同形状和颜色的杆件连接，因此可以形成各种美观的造型。
三、迈达斯桁架结构坐标1. 坐标系在设计和施工过程中，需要建立一个坐标系，用来描述迈达斯桁架结构的位置和姿态。
一般情况下，采用笛卡尔坐标系或者极坐标系。
2. 坐标表示在迈达斯桁架结构中，每个节点都有一个唯一的坐标表示。
一般情况下，采用三维直角坐标系表示，即（x,y,z）。
3. 坐标计算在设计和施工过程中，需要计算每个节点的坐标值。
一般情况下，采用三角函数等数学方法进行计算。
四、迈达斯桁架结构坐标的应用1. 设计过程中的应用在设计过程中，需要根据建筑物的实际情况确定迈达斯桁架结构的位置和姿态，并计算每个节点的坐标值。
这些信息将被用于制定详细的设计方案。
2. 施工过程中的应用在施工过程中，需要按照设计方案进行组装和安装迈达斯桁架结构。
准确的坐标信息可以帮助工人们正确地安装杆件和节点，并保证整个结构具有良好的稳定性和承载能力。
五、总结本文介绍了迈达斯桁架结构坐标的相关知识，包括定义、特点、坐标系、坐标表示和坐标计算等内容。
在设计和施工过程中，准确的坐标信息是非常重要的，它可以帮助我们制定详细的设计方案和正确地安装迈达斯桁架结构。
桁架结构的受力分析与计算
桁架结构的受力分析与计算桁架结构是一种由各种杆件连接而成的稳定结构，被广泛应用于建筑、桥梁、航天器等领域。
在设计和建造桁架结构时，受力分析和计算是至关重要的步骤。
本文将介绍桁架结构的受力分析方法，并给出相应的计算步骤。
一、桁架结构的受力分析桁架结构由杆件和节点组成，杆件通常是直线段或曲线段，节点是连接杆件的固定点。
在受力分析中，需要确定每个节点和杆件的受力情况。
1. 节点的受力分析节点是桁架结构中的重要连接点，它承受着来自相邻杆件的受力。
对于单个节点，可以利用力平衡原理来进行受力分析。
首先，在水平方向上，所有受力要素的水平分力之和应等于零；其次，在竖直方向上，所有受力要素的竖直分力之和也应等于零。
通过解这两个方程，可以求得节点的受力。
2. 杆件的受力分析杆件是桁架结构中起支撑作用的构件，它们承受着来自外力和节点的受力。
在受力分析中，需要确定每个杆件的受力大小和方向。
根据静力平衡原理，杆件上的受力要满足力的平衡条件，即合力为零。
可以利用力的合成和分解的原理来进行受力分析，将受力分解为水平方向和竖直方向的分力。
通过解这些方程，可以求得杆件的受力。
二、桁架结构的受力计算在桁架结构的受力计算中，需要根据受力分析的结果来进行具体的计算。
主要涉及到以下几个方面。
1. 材料的选择和强度计算桁架结构中的杆件通常采用钢材、铝材等材料制作。
在进行强度计算时，需要考虑材料的强度和安全系数。
根据结构所受力的种类（拉力、压力或剪力），选择适当的强度计算公式和安全系数。
2. 荷载的计算桁架结构在使用过程中会承受各种形式的荷载，如静荷载、动荷载、地震荷载等。
荷载的计算是桁架结构设计的重要一环。
需要根据设计要求和建筑规范，合理计算各种荷载的大小和作用方向，以确定结构的强度和稳定性。
3. 结构的稳定性计算桁架结构在承受荷载作用时，需要保持结构的稳定性，避免产生倾覆和失稳等安全隐患。
在进行结构的稳定性计算时，需要考虑结构的整体平衡和节段局部稳定性问题。
用midas做稳定分析步骤
用MIDAS来做稳定分析的处理方法（笔记整理）对一个网壳或空间桁架这样的整体结构而言，稳定会涉及三类问题：A.整个结构的稳定性B.构成结构的单个杆件的稳定性C.单个杆件里的局部稳定（如其中的板件的稳定）A整个结构的稳定性:1. 在数学处理上是求特征值问题的特征值屈曲，又叫平衡分叉失稳或者分支点失稳特征：结构达到某种荷载时，除结构原来的平衡状态存在外，还可能出现第二个平衡态2：极值点失稳特征：失稳时，变形迅速增大，而不会出现新的变形形式，即平衡状态不发生质变，结构失稳时相应的荷载称为极限荷载。
3：跳跃失稳，性质和极值点失稳类似，可以归入第二类。
B构成结构的单个杆件的稳定性通过设计的时候可以验算秆件的稳定性，尽管这里面存在一个计算长度的选取问题而显得不完善，但总是安全的。
C 单个杆件里的局部稳定（如其中的板件的稳定）在MIDAS里面，我想已不能在整体结构的范围内解决了，但是单个秆件的局部稳定可以利用板单元（对于实体现在还专业文档供参考，如有帮助请下载。
．没有办法做屈曲分析）来模拟单个构件，然后分析出整体稳定屈曲系数。
和A是同样的道理，这里充分体现了结构即构件，构件即结构的道理A整个结构的稳定性:分析方法：1：线性屈曲分析（对象：桁架，粱，板）在一定变形状态下的结构的静力平衡方程式可以写成下列形式：(1)：结构的弹性刚度矩阵：结构的几何刚度矩阵：结构的整体位移向量：结构的外力向量结构的几何刚度矩阵可通过将各个单元的几何刚度矩阵相加而得，各个单元的几何刚度矩阵由以下方法求得。
几何刚度矩阵表示结构在变形状态下的刚度变化，与施加的荷载有直接的关系。
任意构件受到压力时，刚度有减小的倾向；反之，受到拉力时，刚度有增大的倾向。
大家所熟知的欧拉公式，对于一个杆单元，当所受压力超过N=3.1415^2*E*I/L^2时，杆的弯曲刚度就消失了，同样的道理不仅适用单根压杆，也适用与整个框架体系通过特征值分析求得的解有特征值和特征向量，特征值就是临界荷载，特征向量是对应于临界荷载的屈曲模态。
midas高级分析
图 6 定义时程结果函数
查看时程分析图形：时程分析结果>时程分析图形，如图 7 所示。所得到的加速度时程曲线如图 2.8.8 所示。
图 7 时程分析图形对话框
3 d4 C2 K0 S- i# P! ?
图 8 加速度函数图形
三 特征值分析方法
特征值分析是计算结构的固有周期和振型形状的分析方法，是进行反应谱分析和振型分解法时程分析的基础。
Midas 高级分析整理
一 索单元施加预应力的几种方法
索单元为只受拉的三维线性单元，只能传递轴向拉力，不能受压也不能受弯。 可按如下方式定义索材料。
[图 1 自定义索材料
如图 1 所示，设计类型选择“用户定义”，而后分别输入各种参数。泊松比、线 膨胀系数、容重与钢材相同，弹性模量需单独定义。 线性分析时，索单元将被等效为桁架单元，其刚度由弹性刚度和下垂刚度两部分 组成。
结构受冲击作用的响应问题和许多因素有关，比如冲击荷载的类型、冲击延续时间、峰值的大小、峰值的持续时间以及结构本身的性质 等。鉴于大量的参考资料，考虑了峰值的持续时间，故采用梯形脉冲荷载。 步骤一：定义时程荷载工况，如图 3 所示。
图 3 定义时程荷载工况
步骤二：定义时程荷载函数，如 4 所示。
, y* D, s% W: M* ?$ e6 a
特征值分析的方程式为：
" o/ W$ o- M _1 ^% m( F% E( t
结构的周期可通过如下公式进行计算
- n7 C9 L% W. g0 t w
除周期与振型外，振型参与系数，振型参与质量以及方向因子也是我们比较关心的内容。 结果->分析结果表格->周期与振型，如图 1 所示。
: K$ D# r ?( ?: R / } t# n3 j2 o' h$ J
Midas桁架分析
2. 桁架分析概述通过下面的例题,比较内部1次超静定桁架和内、外部1次超静定桁架两种结构在制作误差产生的荷载和集中力作用时结构的效应.内部1次超静制作误差5mm内、外部1次超静定制作误差5mm图 2.1 分析模型➢材料钢材类型：Grade3➢截面数据：箱形截面 300×300×12 mm➢荷载1。
节点集中荷载： 50 tonf2。
制作误差 : 5 mm →预张力荷载（141。
75 tonf)P = Kδ = EA/L x δ = 2。
1 x 107 x 0。
0135 / 10 x 0.005 = 141。
75 tonf设定基本环境打开新文件以‘桁架分析。
mgb'为名存档。
设定长度单位为‘m'，力单位为‘tonf’。
文件/ 新文件文件/ 保存( 桁架分析）工具 / 单位体系长度 > m；力〉tonf↵图 2.2 设定单位体系设定结构类型为 X—Z 平面。
模型/ 结构类型结构类型 > X—Z 平面↵定义材料以及截面构成桁架结构的材料选择Grade3（中国标准)，截面以用户定义的方式输入。
模型 / 特性/ 材料设计类型〉钢材规范 > GB（S） ; 数据库〉Grade3↵模型 / 特性 / 截面数据库/用户截面号( 1 ）；形状〉箱形截面 ;名称（300x300x12 ) ; 用户（如图2.4输入数据）↵图2.3 定义材料图 2.4 定义截面建立节点和单元首先建立形成下弦构件的节点。
正面捕捉点（关）捕捉轴线 (关）捕捉节点 (开）捕捉单元(开）自动对齐(开)模型 / 节点/ 建立节点坐标系（x , y， z ）（ 0, 0, 0 ）图 2。
5 建立节点用扩展单元功能建立桁架下弦。
单元类型为桁架单元。
模型 / 单元 / 扩展单元全选扩展类型 > 节点 线单元单元属性 > 单元类型 > 桁架单元材料〉1: Grade3 ; 截面>1： 300x300x12； Beta 角（ 0 ）一般类型〉复制和移动；复制和移动 > 等距离dx， dy, dz ( 6， 0, 0 ) ; 复制次数（ 3 )图 2.6 建立下弦X Z参考在线用户手册的“单元类型”的“框架单元”部分复制下弦建立桁架上弦.模型 / 单元 / 复制和移动单元单元号（开)单选（单元：2 )形式〉复制; 移动和复制〉等距离dx， dy， dz （ 0， 0， 8 ） ; 复制次数（ 1 ）图 2。
MIDASCIVIL钢桁梁桥建模及分析
图XN.8 添加完截面后的对话框
3.3.3 建立主桁架
3.3.3.1 建立下弦杆
(1) 在图标菜单中选择视图控制→
在主窗口中显示节点号和单元号。
(2) 在屏幕右侧工具条点击打开自动对其功能。
(3) 选择主菜单
建议使用黑色背景。 (5) 在屏幕右侧工具条点击
正面显示主窗口。 3.3 建立模型 3.3.1 输入构件的材料数据
(1) 在主菜单中选择模型→材料和截面特性→材料或在图标菜单中选择特性→
按
钮调出图XN.6(a)所示对话框。
(2) 点击按钮调出材料数据对话框如图XN.6(b)所示。
(3) 在一般的材料号输入栏中确认“1”。
(4) 在设计类型选择栏确认“钢材”。
(5) 在钢材的规范栏选择“GB(S)”。
(6) 在数据库选择栏选择“16Mnq”。
(7) 点击按钮添加新材料后的材料数据对话框如图XN.6(c)所示。 (a)
(c)
(b) 图XN.6 添加材料
12
下平纵联斜杆 用户 T型截面*1
0.16 0.18 0.01 0.01
13
桥门架上下横撑和短斜撑 用户 双角钢截面*10.08 0.125 0.01 0.01 0.01
14
桥门架长斜撑 用户 双角钢截面*10.1 0.16 0.01 0.01 0.01
击所需镜像平面对应的文本框后在主窗口结
构中挪动鼠标文本框中的数值会随着鼠标处
节点坐标的变化而变化点击对称平面上任一
点的即可得到所需坐标值这样就省去了计算
坐标值的麻烦。 3.3.3.2 建立上弦杆
桥梁midas分解
单线铁路下承式栓焊支钢桁梁桥空间分析计算目录第一章计算资料 (1)第一节基本资料 (1)第二节计算内容 (1)第二章桁架梁桥空间模型 (2)第一节调整后的构件截面尺寸 (2)第二节空间模型 (3)第三章恒载和活载作用下竖向变形 (3)第一节恒载作用下的竖向变形 (4)第二节活载作用下的竖向变形 (4)第四章主力和各项附力单独作用下的受力 (5)第一节主力单独作用下的受力 (5)第二节横风荷载单独作用下的受力 (8)第三节制动力单独作用下的受力 (12)第五章主力和各项附力组合作用下的受力 (13)第一节主力和横向附力组合作用下的受力 (13)第二节主力和纵向附力组合作用下的受力 (17)第六章自振特性计算 (19)第一节一阶振型计算 (19)第二节二阶振型计算 (20)第三节三阶振型计算 (20)第四节四阶振型计算 (21)第五节五阶振型计算 (22)第七章总结 (22)第一章计算资料第一节基本资料1、设计规范：铁路桥涵设计基本规范（TB10002D1-2005），铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002D2-2005）。
2、结构轮廓尺寸：计算跨度 L= 106.5m，钢梁分10个节间，节间长度 d=L/10=10.65 m，主桁高度 H=11d/8= 14.64 m，主桁中心距 B=5.75 m，纵梁中心距 b= 2.0m，纵联计算宽度 B0= 5.30 m，采用明桥面，双侧人行道。
3、材料：主桁杆件材料 Q345q，板厚≤40mm，高强度螺栓采用 40B，精致螺栓采用 BL3，支座铸件采用 ZG35Ⅱ,辊轴采用 35 号锻钢。
4、活载等级：中—活荷载。
5、恒载：结构自重根据实际计算，明桥面恒载、横向力、纵向力均按照《铁路桥涵设计基本规范（TB10002D1-2005）》6、连接：工厂采用焊接，工地采用高强度螺栓连接，人行道托架采用精致螺栓，栓径均为 22mm，孔径均为 23mm．高强度螺栓设计预拉力 P=200KN,抗滑移系数μ0=0.45。
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2. 桁架分析
概述
通过下面的例题，比较内部1次超静定桁架和内、外部1次超静定桁架两种结构在制作误差产生的荷载和集中力作用时结构的效应。
内部1次超静
制作误差5mm
内、外部1次超静
制作误差5mm
图 2.1 分析模型
材料
钢材类型 : Grade3
截面
数据 : 箱形截面 300×300×12 mm
荷载
1. 节点集中荷载 : 50 tonf
2. 制作误差 : 5 mm →预张力荷载(141.75 tonf)
P = Kδ = EA/L x δ = 2.1 x 107 x 0.0135 / 10 x 0.005 = 141.75 tonf
设定基本环境
打开新文件以‘桁架分析.mgb’为名存档。
设定长度单位为‘m’, 力单位为‘tonf’。
文件/ 新文件
文件/ 保存( 桁架分析 )
工具 / 单位体系
长度 > m ; 力> tonf↵
图 2.2 设定单位体系
设定结构类型为 X-Z 平面。
模型/ 结构类型
结构类型 > X-Z 平面↵
定义材料以及截面
构成桁架结构的材料选择Grade3（中国标准），截面以用户定义的方式输入。
模型 / 特性/ 材料
设计类型 > 钢材
规范 > GB(S) ; 数据库 > Grade3↵
模型 / 特性 / 截面
数据库/用户
截面号( 1 ) ; 形状 > 箱形截面 ;
名称(300x300x12 ) ; 用户（如图2.4输入数据）↵
图2.3 定义材料图 2.4 定义截面建立节点和单元
首先建立形成下弦构件的节点。
正面捕捉点 (关) 捕捉轴线 (关)
捕捉节点 (开) 捕捉单元(开) 自动对齐(开)
模型 / 节点/ 建立节点
坐标系 (x , y, z ) ( 0, 0, 0 )
图 2.5 建立节点
用扩展单元功能建立桁架下弦。
单元类型为桁架单元。
模型 / 单元 / 扩展单元
全选
扩展类型 > 节点 线单元
单元属性 > 单元类型 > 桁架单元
材料>1: Grade3 ; 截面>1: 300x300x12 ; Beta 角( 0 )一般类型 > 复制和移动 ; 复制和移动 > 等距离
dx, dy, dz ( 6, 0, 0 ) ; 复制次数( 3 )
图 2.6 建立下弦
X Z
参考在线用户手册的“单元类型”的
“框架单元”部分
复制下弦建立桁架上弦。
模型 / 单元 / 复制和移动单元
单元号(开)
单选(单元: 2 )
形式 > 复制; 移动和复制> 等距离
dx, dy, dz ( 0, 0, 8 ) ; 复制次数( 1 )
图 2.7 建立上弦
输入倾斜杆和竖向杆件。
模型 / 单元 / 建立单元
单元号(关), 节点号 (开)
单元类型 >桁架单元
材料>1: Grade3 ; 截面>1: 300x300x12
交叉分割 > 单元 (关)
节点连接(1, 5) (5, 2) (2, 6) (5, 3) (6, 3) (6, 4)
图 2.8 输入斜杆以及竖向杆件
输入边界条件
3维空间里节点有6个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。
但结构类型为 X-Z 平面，所以只剩3个自由度 (Dx, Dz, Ry)。
铰支座约束自由度Dx, Dz, 滚动支座约束自由度Dz 。
模型 / 边界条件 / 一般支承
单选 ( 节点 : 1 )
选择 > 添加; 支承条件类型 > Dx, Dz (开) ↵
单选 ( 节点 : 4 ) ; 支承条件类型 > Dz (开) ↵
图 2.9 输入支撑条件
关于支座条件的详细事项参照在线帮助手册的 “自由度约束条件”部分
输入荷载
定义荷载工况
荷载 / 静力荷载工况
名称 ( 节点荷载 ) ; 类型 > 用户定义的荷载（USER）
名称 ( 制作误差 ) ; 类型 > 用户定义的荷载（USER）
图 2.10 输入荷载工况
输入节点荷载
在节点2输入集中荷载50 tonf。
荷载 / 节点荷载s
单选 ( 节点 : 2 )
荷载工况名称> 节点荷载 ; 选择 > 添加
节点荷载 > FZ ( -50 )
图 2.11 输入节点荷载
输入制作误差
长度小了 5 mm 的构件在实际施工时会产生拉力。
为了把这个反映在模型当中,把制作误差换算为初拉力荷载输入到对应的杆件中。
P = Kδ = EA/L x δ = (2.1 x 107 x 0.0135 / 10) x 0.005 = 141.75 tonf
荷载 /预应力荷载/初拉力荷载
单选(单元: 8 )
荷载工况名称> 制作误差
选择 > 添加; 初拉力荷载( 141.75 )↵
8
图 2.12 输入初拉力荷载
复制单元
复制模型 1来建立模型 2. 为了同时复制输入在模型 1的节点荷载、初拉力荷载和边界条件，利用复制节点属性和复制单元属性功能来完成。
模型 / 单元 / 复制和移动单元
全选
形式 > 复制; 复制和移动 > 等距离
dx, dy, dz ( 0, 0, -14 ) ; 复制次数 ( 1 )
复制节点属性 (开), 复制单元属性 (开)
图 2.13 复制单元
模型1
模型2
更改边界条件
为了把模型 2改为外部1次超静定的结构，定义为滑动铰支座的节点的支撑条件修改为限制X方向移
动的铰接条件。
显示
边界条件 >一般支承 (开) ↵
模型 /边界条件/ 一般支承
单选( 节点 :10 )
选择 > 添加
支承条件类型> Dx (开) ↵
图 2.14 变更支座条件
运行结构分析
运行结构分析.
分析/ 运行分析
查看分析结果
反力
比较外部静定结构（模型1）和外部超静定（模型2）的外部节点荷载引起的反力。
可以看出模型 1发生水平 (X축)方向反力。
节点号 (关)
显示
边界条件 > 一般支承 (关) ↵
结果 / 反力 / 反力
荷载工况/荷载组合> ST:节点荷载 ; 反力 > FXYZ
显示类型> 数值 (开), 图例 (开) ↵
数值
小数点以下位数 ( 3 ) ; 指数型(关) ; 适用于选择确认(开↵
图 2.15 对节点荷载的反力
内部初拉力荷载在外部静定的模型 1的情况不产生反力，但模型 2的情况的X 方向的位移自由度被约束而会产生水平方向的反力(FX)。
结果 / 反力 / 反力/弯矩
荷载工况/荷载组合> ST:制作误差 ; 反力 > FXYZ
显示类型 > 数值 (开), 图例 (开) ↵
模型1 模型2 模型1
模型2
图 2.16 初拉力荷载下的反力
查看变形图
查看节点荷载的引起的变形图。
DXZ=22DZ DX +.
结果 /位移/ 位移形状
消隐 (开)
荷载工况/荷载组合> ST:节点荷载 ; 成分> DXZ
显示类型 > 变形前 (开), 数值 (开), 图例 (开) 数值
小数点以下位数 ( 1 ) ; 指数型(开) ; 适用于选择确认时(开) ↵
图 2.17 节点荷载引起的变形图
模型1
模型2
查看内力
首先查看节点荷载产生的轴力（axial force ）。
查看相同荷载作用下的模型1和模型2的内力之差。
结果 / 内力 / 桁架单元内力
荷载工况/荷载组合> ST:节点荷载 ; 选择内力 > 受拉
显示类型 > 变形 (开), 数值 (开), 图例 (开)
数值
小数点以下位数 ( 1 ) ; 指数型(关) ; 显示角度 (关)
适用于选择确认时 (关) ↵
数值的输出位置> 最大值 ↵
图 2.18 节点荷载产生的轴力
选择内力选择 “受拉”则只输出受拉构件的轴力, 选择“受压”则只输出受压构件轴力，选择“全部”则输出全部构件的轴力。
在初拉力荷载下模型1的支座处不产生反力, 所以连接在支座处的构件不产生轴力。
结果 / 内力/ 桁架单元内力
荷载工况/荷载组合> ST:制作误差
选择内力> 全部
显示类型 > 变形 (开), 数值 (开), 图例 (开)
数值的输出位置 > 最大值
模型1
图 2.19 初拉力荷载下的轴力
习题
1.比较下面结构物产生的压力以及拉力情况。
（材料和截面与例题相同）
2.求下面结构在节点荷载和制作误差作用下的各个构件的轴力。
（材料和截面与例题相同）
制作误差。