MIDAS屈曲分析
MIDAS_FEA_屈曲分析教程——荣萌
12
分析>
特性
操作步骤
1、创建“2D”板单元
2、输入板的名称和厚 度
3、在材料定义对话框 里输入材料名称、弹性 模量、重量密度、泊松 比。并确认模型类型为 弹性。 3、回到模型创建对话 框，确认材料无误点击 确认即可。
Step
13
分析> 边界条件> 约束
操作步骤
1、选择前视图模式。
2、定义边界组名称： p1
Step
09
几何 > 转换> 平移...
操作步骤
1、选择前一阶段生成 的所有面 2、沿Z轴不等间距复制 ”-30，-140“，点击确 认。 3、选择圆和前一阶段 生成的面后，点击删除。
Step
10
几何 > 曲面> 面并集...
操作步骤
1、在选择曲面里中选 择窗口上所有的线， 2、点击确认 3、将所有的面缝合成 了一个面组。
Step
11
网格 > 自动网格划分> 自动网格面...
操作步骤
1、选择全面的面（共2 6个面）。 2、网格划分方法选择 栅格网格法，确认类型 是否选择为四边形+三 角形 3、网格尺寸的单元尺 寸输入3，特性号中输 入1，网格组中输入P1。 4、点击预览按钮，确 认节点分布情况后，点 击确认。
Step
03
几何 >删除 >
操作步骤
删除子面…
1、选择圆柱上部面和 底面（共四个子面） 2、点击预览按钮确认 形状是否适当，然后点 击确认。
Step
04
几何 > 转换 > 旋转...
操作步骤
1、选择细圆管，用移 动的方式旋转90度，如 图2所示。 2、选择移动后的细圆 管，通过不等间距复制 的方式，在角度里输入 45，-90，形成图3中的 管桁架
成都市第七人民医院项目屈曲约束支撑方案MIDAS静力弹塑性分析报告
成都市第七人民医院项目屈曲约束支撑方案MIDAS静力弹塑性分析报告1屈曲约束支撑应用概况 (2)2结构MIDAS静力弹塑性分析模型 (2)3 屈曲约束支撑模型静力弹塑性分析 (5)4 结构抗震性能的综合评价 (11)11屈曲约束支撑应用概况成都市第七人民医院项目在1-3层Y向采用了88根TJ型屈曲约束支撑，屈曲约束支撑（BRB）具体支撑参数见下表。
屈曲约束支撑表格编号材料屈服承载力(10KN)根数BRB1 Q23534 32BRB2 Q23534 16BRB3 Q23545 20BRB4 Q235 45 12BRB5 Q235 48 4BRB6 Q23550 42结构MIDAS静力弹塑性分析模型2.1. 计算软件采用MIDAS-gen进行静力弹塑性分析。
2.2.结构整体模型及地震反应基本参数2图2.2.1 整体结构模型图2.2.2 屈曲约束支撑平面布置图（蓝线位置为屈曲约束支撑）为准确反映结构的弹塑性性能和屈服机制，结构整体模型采用空间模型。
本工程的抗震设防烈度为7度(0.1g)（第三组）。
2.3.各构件塑性铰的设置表1 塑性铰的设置构件设置方法铰属性数据3框架混凝土梁梁端设置MIDAS提供的缺省的自动混凝土梁弯曲My铰本构模型混凝土柱柱顶和柱底设置MIDAS提供的缺省的混凝土柱自动PMM铰本构模型屈曲约束支撑根据屈曲约束支撑特性自定义支撑P铰本构模型0.143屈曲约束支撑模型静力弹塑性分析3.1确定罕遇地震作用下性能点通过对模型X、Y方向推覆分析来寻求7度罕遇地震作用下结构的性能点。
将Pushover计算得到的力-位移关系和罕遇地震下的反应谱分别转换为能力谱和需求谱，并统一绘在坐标系中。
如下图所示：X方向结构模型罕遇地震下基底剪力136500kN，顶点位移121mm； Y方向结构模型罕遇地震下基底剪力139000kN，顶点位移128mm。
图3.1.1 X方向结构模型罕遇地震作用下静力弹塑性分析性能点5图3.1.2 Y方向结构模型罕遇地震作用下静力弹塑性分析性能点3.2 X方向结构模型地震作用下静力弹塑性分析塑性铰情况6图3.2.1 整体模型屈曲约束支撑塑性铰示意图图3.2.2 整体模型梁柱塑性铰示意图3.3 Y方向结构模型罕遇地震作用下静力弹塑性分析塑性铰情况7图3.3.1 整体模型屈曲约束支撑塑性铰示意图图3.3.2 整体模型梁柱塑性铰示意图在X方向、Y方向结构模型上的静力弹塑性分析过程中，结构的塑性铰首先出现在屈曲约束支撑及框架梁上，其次出现在框架柱上。
MIDAS屈曲分析演示幻灯片
注：在极限状态设计法中屋 面活荷载与普通层 的活荷载的荷载分 项系数不同，故荷 载工况也需单独输 入。
图2. 输入荷载工况
图3. 输入自重
注：若模型需要考虑初始缺 陷，那么施加恒荷 载和活荷载中不应 采用虚面得方式施 加！
图4. 屋顶荷载的施加
3、定义屈曲分析控制数据
图5.屈曲分析控制数据
定义屈曲分析控制数据， 运行屈曲分析， 找到网壳结构最 低阶屈曲模态 （第一屈曲模态） 的屈曲向量，通 过该模态的屈曲 向量考虑结构的
MIDAS/Gen 培训资料
单层网壳屈曲分析
培训目的
---熟悉单层网壳特征值屈曲的操作过程 ---了解单层网壳初始缺陷的施加方法 ---掌握单层网壳非线性屈曲的分析方法
操作步骤
---打开建好的网壳模型，建立荷载工况并施加荷载 ---定义屈曲分析控制数据 ---运行分析得到结构基本屈曲模态的屈曲向量 ---按规范规定考虑初始缺陷调整模型 ---给模型施加实际荷载 ---查看屈曲模态和临界荷载系数
图8.计算初始缺陷EXCEL表格
3、非线性屈曲分析
① 自动生成荷载组合， 建立或修改需要转换成非线性荷载工况的荷载组合，如 图9
② 生成非线性荷载工况：主菜单>荷载>由荷载组合建立荷载工况，如图10 ③ 查看在该工况下线弹性分析位移最大的点，做非线性分析的控制节点 ④ 设定非线性控制数据：主菜单>分析>非线性分析数据，如图11 ⑤ 查看荷载－位移曲线：结果>阶段/步骤时程图表，如图12
建立需要转换成非线性 荷载工况的荷载组合
系数可修改
图9.建立需要转换成非线性荷载工况的荷载组合
图10.由建立的荷载组合生成非线性荷载工况
不断调试， 直到得到理 想的结果
MIDAS_FEA_屈曲分析教程
Step
10 几何 > 曲面> 面并集...
操作步骤
1、在选择曲面里中选 择窗口上所有的线，
2、点击确认
3、将所有的面缝合成 了一个面组。
Step
11 网格 > 自动网格划分> 自动网格面...
操作步骤
1、选择全面的面（共2 6个面）。
2、网格划分方法选择 栅格网格法，确认类型 是否选择为四边形+三 角形
3、P3,P4也按同样的步
骤进行修剪，最终将四
P1
根管生成一个面组。
注意：每次选择对象形 状前，都需要重复步骤 1，选择面组的方式。
P2
P3 P4
Step
07 几何 > 工作平面> 移动
操作步骤
1、将工作平面移动到 需要建立辅助面的地方。
2、在Dz中输入100
3、点击确认。
Step
08 几何 > 曲线 > 在工作平面上创建> 2D圆...
3、确认方向是否为法 向，是否勾选“均匀”
4、在P(P1)中输入20
5、点击确认。
Step
15 分析 > 分析工况…
操作步骤
1、添加分析工况 输入分析工况名称p1
2、选择分析类型为 “线
性屈曲”
3、分析控制中输入频 率数为5.
4、将定义好的边界条 件、荷载拖放到对应的 应用的菜单下。
5、点击确认。
Step
13 分析> 边界条件> 约束
操作步骤
1、选择前视图模式。
2、定义边界组名称： p1
3、选择主管底面所有 节点，共（40个）。
4、选择固定的约束方 式，点击确认即可。
Step
关于midas分析时需要注意的问题
1．梁板模拟箱梁问题腹板用梁单元，顶底板用板单元，腹板和顶底板间用什么连接，刚性？用这个模型做顶底板验算是否合适？《组合截面计算浅析》里面讨论组合截面分别用MIDAS施工阶段联合截面与梁+板来实现，最后得出结论是用梁+板的结果是会放大板的内力。
2．拱桥的屈曲分析中如何考虑移动荷载做一个下承式拱桥，桥面较宽（近期双向4车道加两个非机动车道，远期为双向6车道），无横向联系，在屈曲分析中怎么考虑移动荷载的影响？需将活载按最不利的加载位置求出来，再作为静力荷载加入。
（MIDAS有一个移动荷载追踪器的功能，上面有一按钮，可直接将最不利荷载存成文本文件，然后，另存为一个项目，导入这个文本文件就有了新的静力工况了，里面的荷载就是最不利的荷载。
值得注意的是：最不利的荷载位置布置后，是没有考虑冲击的。
3.土的模拟基底和挡土墙侧向土用受压弹簧模拟，桩周土用一般弹簧模拟，是否是这样，弹簧的弹性系数应怎么取？计算宽度*土层高*地面至土层平均距离*m可不可以用土的压缩系数乘单元面积（与土的接触面积）按弹簧的物理意义填也可以的。
就是变形单位长度所需的力。
4、在线帮助中关于“方向”和“投影”的说明，但是局部坐标是否指的是每个单元的局部坐标，如果单元在整体坐标中是斜向的，就可以用局部坐标？可以这么理解。
5、“投影”：“沿与荷载作用方向垂直的梁的投影长度作用”？这句话是什么意思？它与“沿梁长方向有什么区别吗？碰到类似这样的说明时，我们可以做一个小例子来理解：同一模型里二根梁，分别按投影与不投影加载，算一下后，看反力的结果就知道了。
原来不投影是按斜长加载的，而投影是按作用方向垂直线所占的长度加载的，举一个例子，一根梁起点是（0，0），终点是（3，4），则梁长为5，如果作用方向为整体坐标系X方向，作用的集度为1KN，则X方向的反力为：选中投影时为4KN，选中不投影时为5KN。
6、“车道”和“车道面”的问题：假如我采用的是梁单元，那么是否说我就一定要采用车道，而不能采用车道面呢？是的7、计算运行以后，向查看车道影响线，但是对话框中的车道/选择项里面没有车道/车道面名称，也就无法选择，是怎么回事啊？车道是作用在梁单元上的，输出的是影响线；车道是作用在板单元上，输出的是影响面。
17.跟MIDAS学结构力学之屈曲分析
目录1．连续梁分析/ 22．桁架分析/ 203．拱结构分析/ 394．框架分析/ 575．受压力荷载的板单元/ 776．悬臂梁分析/ 977．弹簧分析/ 1208．有倾斜支座的框架结构/ 1419．强制位移分析/ 16210．预应力分析/ 17911．P-Δ分析 / 18812．热应力分析/ 20913．移动荷载分析/ 23314．特征值分析/ 24715．反应谱分析/ 26116．时程分析/ 28117．屈曲分析/ 30517. 屈曲分析概述对不同边界条件下受轴力的柱结构运行屈曲分析查看屈曲模态和临界荷载。
材料弹性模量 : 1.0×104 tonf/m2截面形状 :实腹长方形截面大小 : B⨯H = 1.0 ⨯ 0.25 m荷载-Z方向载荷集中荷载 1 tonf图 17.1 分析模型设定基本环境打开新文件以‘屈曲分析.mgb’为名保存。
文件 / 新文件文件 / 保存 ( 屈曲分析)设定单位体系和结构类型。
设定结构类型为 X-Z 平面。
工具 / 单位体系长度 > m ; 力 > tonf ↵模型/ 结构类型结构类型 > X-Z 平面↵点格(关) 捕捉点(关) 正面图 17.2 设定单位体系和结构类型定义材料以及截面输入材料和截面。
材料用用户定义的方法输入，截面在程序里自动计算其截面特性值。
模型/ 特性/ 材料一般> 名称( 材料) ; 类型> 用户定义用户定义 > 规范 > 无分析数据 > 弹性模量( 1.0E+4 ) ↵模型/ 特性/ 截面数值截面号( 1 );名称( 截面 )形状> 实腹长方形截面 ; 尺寸 > H ( 0.25 ) ; B ( 1.0 )↵图 17.3 定义材料以及截面建立节点和单元首先输入节点，然后建立柱单元。
模型/ 节点/ 建立节点坐标( 0, 0, 0 )复制> 复制次数( 60 )间距( 0, 0, 0.25 )模型/ 单元/ 建立单元自动对齐单元类型> 一般梁/变截面梁材料 > 1:材料截面 > 1:截面交叉分割> 节点(开) ; 单元(开) ; Beta角( 0 )节点连接( 1, 61 )图 17.4 建立柱单元输入边界条件在柱的上下端输入约束条件。
midas fea 管桁架屈曲-线性屈曲分析
1 荷载组 : [Pressure] 2 类型 : [线压力] 3 对象类型 : [2D单元线] 4 选择[40个单元线]
(参见右图) 5 方向 : [法向] 6 P 或P1: “1” N/mm 7 点击[确认] 键
1 2 3 4
5
6
17 Step 分析 > 分析工况…
操作步骤
1 点击[添加] 键 2 名称 : “屈曲” 3 分析类型 : [屈曲] 4 点击[ ] 键 (分析控制) 5 模态数量: “5” 6 点击[确认] 键 7 拖放 [荷载] 到 [应用] 窗口 8 点击[确认] 键 9 点击[关闭] 键
2 4
15
3 5
16
7
9 10
1
17
6
14 8
11 12
13 管桁架屈曲
15 Step 分析 > 边界条件 > 约束…
操作步骤
1 边界组 : [BC] 2 点击 [前视图] 3 选择[40个节点] (参见右图) 4 点击[固定] 键 5 点击[确认] 键
1 2
3
4 5
190| 管桁架屈曲
管桁架屈曲
16 Step 分析 > 荷载 > 压力…
1 9
2
3
4
7 8
管桁架屈曲
5 6
| 管桁管架桁架屈屈曲曲 191
18 Step 分析 > 求解…
操作步骤
1
1 分析 > [求解…] 2 点击[确认] 键 3 结果 > [屈曲荷载系数] 4 点击[确认] 键
3 2
4
Step
管桁架屈曲
192| 管桁架屈曲
管桁架屈曲
3 4
MIDAS屈曲分析理论
图 1 屈曲分析概念图
这样，屈曲分析的式(3)就可以归结为求解特征值的问题。
K + λI [KG ] = 0
λi ： 特征值（临界荷载）
这种问题可以用“特征值分析”的方法来求解。
（4）
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。临界荷载可以用已知的初始值和临界荷载的乘积 计算得到。临界荷载和屈曲模态意味着所输入的临界荷载作用到结构时，结构就 发生与屈曲模态相同形态的屈曲。例如，当初始荷载为10的结构进行屈曲分析 时，求得临界荷载系数为5，这表明这个结构物受50的荷载时将发生屈曲。但是 实际上的结构不管是几何方面还是材料方面都呈现非线性性质，所以实际应用当 中是有一些局限性的。MIDAS中的线性屈曲分析局限于桁架单元、梁单元、板 单元，分析过程要经历如下两个阶段，它的流程图可以用图2.5表示。
0
0
0
0
−
6 5L
0
0
0
0
0
1 − 10
0
−
L 30
0
0
1
0
10
0
0
−
L 30
0
symm.
6
5L
0
6 5L
0
0
0
0
1
10
1
0
10
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
注：在极限态设计法中屋 面活荷载与普通层 的活荷载的荷载分 项系数不同，故荷 载工况也需单独输 入。
图5.屈曲分析控制数据
二、考虑初始缺陷
1、屈曲向量表格
① ② 主菜单>结果>分析结果表格>屈曲模态 勾选模态1如图6 点击功能列表按鼠标右键(图7 )，可以选择表格数据的小数位数
图6. 分屈曲模态表格对话框
MIDAS/Gen 培训资料
单层网壳屈曲分析
培训目的
---熟悉单层网壳特征值屈曲的操作过程 ---了解单层网壳初始缺陷的施加方法 ---掌握单层网壳非线性屈曲的分析方法
操作步骤
---打开建好的网壳模型，建立荷载工况并施加荷载 ---定义屈曲分析控制数据 ---运行分析得到结构基本屈曲模态的屈曲向量 ---按规范规定考虑初始缺陷调整模型 ---给模型施加实际荷载 ---查看屈曲模态和临界荷载系数
注：在极限状态设计法中屋 面活荷载与普通层 的活荷载的荷载分 项系数不同，故荷 载工况也需单独输 入。
图2. 输入荷载工况
图3. 输入自重
注：若模型需要考虑初始缺 陷，那么施加恒荷 载和活荷载中不应 采用虚面得方式施 加！
图4. 屋顶荷载的施加
3、定义屈曲分析控制数据
定义屈曲分析控制数据， 运行屈曲分析， 找到网壳结构最 低阶屈曲模态 （第一屈曲模态） 的屈曲向量，通 过该模态的屈曲 向量考虑结构的
一、特征值屈曲分析
1、分析模型
本例题网壳的几何形状、边界条件以及所使用的构件如图1所示。 荷载只考虑屋盖作用活荷载的情况，遇到屋盖作用多种荷载的情况，只 需按同样的方法加载即可。(该例题数据仅供参考)，荷载组合可以在后 处理模式中输入。
图1. 分析模型
2、输入荷载
① ② ③ ④ 点击主菜单荷载>静力荷载工况 在对话窗口中输入如图2所示的荷载工况 输入自重，如图3 施加屋面恒荷载和活荷载，如图4。
图7. 屈曲模态表格
2、屈曲考虑网壳初始缺陷
① ② ③ 查看第一屈曲模态图中屈曲向量最大的点，图例中会显示出来 按规范计算初始缺陷最大值（跨度的1/300） 计算初始缺陷最大值与屈曲向量最大值的比值
④
⑤
所有屈曲向量均乘以这个比值，得到各节点的初始缺陷值
把该初始缺陷值与原对应各节点的坐标相加，改变各节点的坐标。
图8.计算初始缺陷EXCEL表格
3、非线性屈曲分析
①
② ③ ④ ⑤
自动生成荷载组合， 建立或修改需要转换成非线性荷载工况的荷载组合，如 图9
生成非线性荷载工况：主菜单>荷载>由荷载组合建立荷载工况，如图10 查看在该工况下线弹性分析位移最大的点，做非线性分析的控制节点 设定非线性控制数据：主菜单>分析>非线性分析数据，如图11 查看荷载－位移曲线：结果>阶段/步骤时程图表，如图12
建立需要转换成非线性 荷载工况的荷载组合
系数可修改
图9.建立需要转换成非线性荷载工况的荷载组合
图10.由建立的荷载组合生成非线性荷载工况
不断调试， 直到得到理 想的结果
图11.设定非线性分析控制数据
结构失稳点
稳定系数
图12.查看结果