10、强制位移分析.doc

9. 强制位移分析概述本例题为梁单元组成的2跨连续梁结构，查看梁单元上施加均布荷载和两个支座产生沉降时的支点反力、变形图及内力特别是为了考虑支座沉降的输入强制位移时应考虑的事项和查看结构分析后发生支座沉降前后的支座反力和各种内力的变化Ø 材料弹性模量 : 1.0×104 ksiØ 截面 截面面积(Area) : 1.0 in2 截面惯性矩(Iyy) : 3,000 in4 Ø 荷载1. 均布荷载： 2kips/ft2. 在支座2和支座3各发生支座沉降1.5 in和 1.0 in 图 9.1 分析模型设定基本操作环境打开新文件以 ‘Sdp.mgb’为名保存文件 / 新文件 文件 / 保存 ( Sdp )定义单位体系和结构类型 本例题的结构类型定义为X-Z 平面工具 / 单位体系 长度> in ; 力> kips ¿模型 / 结构类型结构类型 -> X-Z 平面 ¿ 点格 (关) 捕捉点 (关) 节点号 单元号, 正面图 9.2 定义单位体系和结构类型定义材料和截面 定义材料和截面为了便于分析，使用用户定义和数值输入的方法。

模型 /材料和截面特性 / 材料一般 > 名称( 材料 ) ; 类型 > 用户定义用户定义>规范> 无用户定义> 弹性模量 ( 1.0E+4 ) ¿模型 /材料和截面特性 / 截面数值名称( 截面) 截面特性值> Iyy ( 3,000 ) ¿图 9.3 定义材料 图 9.4 定义截面建立节点和单元 为了便于输入把长度单位变更为 ft 后，利用建立节点功能建立节点工具 / 单位体系 长度 > ft ¿模型 / 节点 / 建立节点坐标(x, y, z) ( 0, 0, 0 )复制次数 ( 2 )距离(dx, dy, dz) ( 15, 0, 0 ) ¿图 9.5 建立节点 使用建立单元功能 建立梁单元模型 / 单元/ 建立单元单元类型 > 一般梁/变截面梁材料 > 1:材料截面 > 1:截面节点连接( 1, 3 ) 8图 9.6 建立单元输入边界条件输入结构各支点的边界条件节点1的边界条件输入固定条件（Dx, Dz , Ry），为了考虑支座沉降在节点2、3中输入强制位移，在这里不输入节点2、3的边界条件（Dz）模型 /边界条件 / 一般支承 单选 ( 节点: 1 )支承条件类型 > Dx, Dz, Ry(开) ¿图 9.7 输入边界条件输入荷载定义荷载工况为输入均布荷载和支座沉降定义荷载工况。

荷载/ 静力荷载工况名称( 均布荷载) ; 类型 > 用户定义荷载名称( 支座沉降荷载 ) ; 类型 > 用户定义荷载 ¿图 9.8 定义荷载工况输入均布荷载在梁单元施加重力方向的均布荷载2 kips/ft.荷载/ 梁单元荷载(单元) 单选 ( 单元: 1, 2 )荷载工况名称> 均布荷载方向 > 整体坐标系Z数值 > x1 ( 0 ) ; W ( -2 ) ¿图 9.9 输入均布荷载 输入支座沉降利用节点的强制位移功能输入支座沉降量. ²²关于强制位移的详细说明参考用户手册的“支座强制位移” 部分工具 / 单位体系长度 > in ¿荷载/ 节点的强制位移 单选 ( 节点: 2 )荷载工况名称> 支座沉降荷载位移(局部方向) > Dz ( - 1.5 ) ¿ 单选 ( 节点: 3 )位移(局部方向) > Dz ( - 1.0 ) ¿图 9.10 输入强制位移运行结构分析运行结构分析. 节点号 ( 关 ), 单元号( 关 )分析/ 运行分析查看分析结果荷载组合利用以输入的单位荷载工况建立荷载组合条件荷载组合条件 : 1.0 均布荷载+ 1.0 支座沉降荷载结果 > 荷载组合 荷载组合列表 > 激活 ( 开) ; 名称( LCB )描述 ( 均布荷载+ 支座沉降荷载)荷载工况( 均布荷载(ST) ) ; 系数( 1.0 )荷载工况( 支座沉降荷载 ) ; 系数 ( 1.0 ) ¿图 9.11 荷载组合条件查看变形图查看结构变形图。

可以看出施加强制位移的节点2的位移是1.5 in.结果 >变形 > 变形形状荷载工况/荷载组合 ( CB : LCB )变形变形图的比例( 2 )变形的表现方式 > 实际变形适用于选择确认( 关 ) ¿变形前 ( 开 )数值 ( 开 ) ¿图 9.12 变形图查看反力查看支座沉降发生前 (均布荷载, 支座沉降荷载)和后(LCB)的反力变化窗口 > 新窗口视图 > 视点 > 正面(-Y)窗口 > 新窗口视图 > 视点 > 正面(-Y)窗口 > 水平排列结果 > 反力 > 反力/弯矩荷载工况/荷载组合 (ST : 均布 荷载)反力 ( FZ )数值 小数点以下位数 ( 1 ) ¿模型窗口 : 1 8结果 > 反力 > 反力/弯矩荷载工况/荷载组合 ( ST : 支座沉降荷载)反力( FZ )数值 小数点以下位数 ( 1 ) ¿模型窗口 8结果 > 反力 > 反力/弯矩荷载工况/荷载组合 ( CB : LCB )反力 ( FZ )数值 小数点以下位数 ( 1 )适用于选择确认( 开 ) ¿ 图 9.13 支座反力的比较 均布荷载作用的情况下连续端（节点2）的反力最大。

在考虑支座沉降的情况，沉降量最大的节点2产生了负向反力在荷载组合的条件下输出各个荷载引起的反力之和查看弯矩工具/ 单位体系 长度> ft ¿结果>内力> 梁单元内力图荷载工况/荷载组合 ( CB : LCB )内力 ( My )显示选择> 精确 ; 线涂色 显示类型 > 等值线 ( 开 ), 变形( 开 )数值 小数点以下位数 ( 1 ) 适用于选择确认 ( 关 ) ¿变形前 ( 开 )输出位置 > 全部 ( 开 ) ¿模型窗口 : 1 8结果>内力> 梁单元内力图荷载工况/荷载组合 ( ST : 支座沉降荷载)内力( My )显示选择> 精确 ; 线涂色 显示类型 > 等值线 ( 开 ) > 变形( 开 )数值 小数点以下位数 ( 1 )适用于选择确认 ( 关 ) ¿变形前 ( 开 )输出位置 > 全部 ( 开 ) ¿模型窗口 : 2 8结果 > 内力 > 梁单元内力图荷载工况/荷载组合 ( ST : 均布 荷载)内力 ( My )显示选择> 精确解 ; 线涂色 显示类型 > 等值线 ( 开 ). 变形( 开 )数值 小数点以下位数 ( 1 )适用于选择确认 ( 关 ) ¿变形前 ( 开 ) 输出位置 > 全部 ( 开 ) ¿均布荷载支座沉降荷载LCBㄴ图 9.14 查看弯矩图分析结果的比较荷载组合 (LCB)状态下构件产生弯矩的分析结果与正确解的比较。

[单位 : k-ft]节点 1节点 2节点 3弯矩(My)分析结果561.2315.50精确值561.0315.00例题中可以看出支座沉降分析功能是用于模型中反应出支座沉降影响，而且用于反应结构特征部位的应力及位移的细部分析,也可用在全结构模型的荷载或变形轻松的反应在详细模型中的情况习题1. 比较如下图模型中的梁的弯矩大小Ø 材料弹性模量：2.1×105 kgf/cm2Ø 截面尺寸B3H：4003600 mm截面惯性矩（Iyy）：3,000 in4Ø 荷载模型 1 : 跨中竖向集中荷载P=7,257.6 kgf 模型 2 :节点 2的支座沉降1 cm 。