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《桥梁结构电算》2013版-第3章_图文

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桥梁结构电算

第3章

桥梁结构的有限元建模
王小松 博士/副教授 重庆交通大学 桥梁系 2013.9

Contents
1. 2. 3. 4. 5. 6. 绪论 杆系结构的矩阵位移法 桥梁结构的有限元建模 Midas/Civil基本操作 Midas/Civil桥梁结构动力与稳定计算 Midas/Civil桥梁专题分析

桥梁结构的有限元建模
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 建模前的规划分析 桥梁结构建模时的共性特点 桥梁结构建模的一般步骤 梁式桥有限元建模 拱桥有限元建模 斜拉桥和悬索桥建模要点 桩土相互作用的考虑

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
单元类型
从几何尺度上 ? 杆系单元 ? 板壳单元 ? 实体单元 从形函数类型上 ? 线性单元 ? 二次单元
注意单元 适用范围
三角形 矩形 四面体 规则六面体

(a)

(b)

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
? ? ? ? 释放自由度法 主从结点法 虚拟梁单元法 约束方程法

不同类型单元连接的处理方法

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
梁单元—杆单元

不同类型单元连接的处理方法

(a)

(b)

主从结点法

桥梁结构的有限元建模 5 5 6
4 3.1 建模前的规划分析 2 4

不同类型单元连接的处理方法 2 3
6

梁单元—杆单元 3
1

1

7 (a)

5 4 2 2 1 1 4 3 3

5

6

6 4

5

7

6
2

2 1 1

4 5 3 3
o

y(v) x(u)

6 8

7

(a) 释放自由度法 6 4 2 4 5
y(v)

(b) 主从结点法

约束方程法(刚臂)

5

7

6

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
梁单元—板壳单元 ? 壳单元含有6个自由度 ? 壳单元含有5个自由度

不同类型单元连接的处理方法

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
不同类型单元连接的处理方法
梁单元—平面单元/实体单元

Rz2 ? ?UY3 ? UY1 ? / L

虚拟梁单元法

约束方程法

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
模型的对称性
杆系结构
(a)
P

主拱圈模型分解为 对称和反对称两部分

(b)

P /2

P/2

(d)

P /2

P /2

P/2

P /2

(c)

(e)

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
模型的对称性
杆系结构

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
模型的对称性
平面结构/实体结构

q

q y

q a x

(a)

(b)

b

桥梁结构的有限元建模 3.1 建模前的规划分析
网格划分密度
? 需要布置结点的地方 ? 网格划分密度的常用设置 ? 网格划分密度对计算精度的影响

桥梁结构的有限元建模 3.2 桥梁结构建模时的共性特点
单位体系

桥梁结构的有限元建模 3.2 桥梁结构建模时的共性特点
变截面
传统方法:分段等效为等截面梁
1 2 3 4

Midas/Civil包含变截面梁单元类型

桥梁结构的有限元建模 3.2 桥梁结构建模时的共性特点
刚臂(刚域)
单元轴线
a)

刚臂

刚臂

拱轴线

单元轴线

单元轴线
b) 刚臂 刚臂 刚臂

拱背线

a)

b)
刚臂 刚臂

拱轴线

桥梁结构的有限元建模 3.2 桥梁结构建模时的共性特点
刚臂(刚域)

刚臂与主从约束的区别

桥梁结构的有限元建模 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 桥梁结构建模的一般步骤 梁式桥有限元建模 拱桥有限元建模 斜拉桥和悬索桥建模要点 桩土相互作用的考虑
在后面的课程中结合算例讲解

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