MIDASGTS建模培训教程教案.pptx
会计学1MIDASGTS建模培训教程建模培训教程“GTSGTSGTSGTS 不不不不仅仅是是是是通用的通用的通用的通用的分析分析分析分析软软件件件件,而且而且而且而且还还是包含了是包含了是包含了是包含了岩土岩土岩土岩土与与与与隧道隧道隧道隧道工程工程工程工程领领域域域域最新最新最新最新发发展技展技展技展技术术的的的的专业专业程序程序程序程序,其功能包括其功能包括其功能包括其功能包括应应力分析、力分析、力分析、力分析、施工施工施工施工阶阶段分析、渗流分析以及其段分析、渗流分析以及其段分析、渗流分析以及其段分析、渗流分析以及其它它它它多多多多种种种种功能功能功能功能 ”方便快捷准确效益第1页/共25页几何体几何体(Geometry)的类型的类型 第2页/共25页顶点点(x,y,z)空间坐标顶点顶点 第3页/共25页线线 连接两个顶点圆弧、圆、多段线等都是线的几何形式线组线组 有多条线组成 可以是面的边界线(闭合线组)E1E2线和线组线和线组 第4页/共25页面面 由闭合的线组成 平面、圆柱面、球面等都是面的几何形式面组面组 有序的一组面组成 子面之间是有公共边界线的 可以是体的表面组成（闭合的面组）公共线划分网格时公共线节点耦合划分网格时公共线节点耦合划划分分网网格格时节点可能不耦合点可能不耦合F1F2面和面租面和面租 第5页/共25页体体 封闭的面(边界面就是壳)有面组的所有特性 -方向性的面组 -子面是共边的体体 第6页/共25页第7页/共25页线面面顶点点实体体线组面面组形状组合形状组合形形状状第8页/共25页形状面子形状线组1 wire边线5 edges顶点5 vertices形状面组子形状面2 faces线组2 wires边线7 edges顶点6 vertices形状面子形状线组2 wires边线2 edges顶点2 vertices公共边圆开始/结束顶点外部轮廓线组(1条边线)内部轮廓线组(1条边线)形状体子形状面组1 shell面6 faces线组6 wires边线12 edges顶点8 vertices形形状状类型可以在特性窗口中型可以在特性窗口中查询线和线组举例线和线组举例 第9页/共25页直线圆弧圆椭圆样条曲线线可以由一个曲线方程得到.(可以是精确解或近似解)线组是由线组合而得到的.(线首尾相连有公共点）组合组合分解分解多段线(3 lines)矩形(4 lines)一般线组(1 arc+3 lines)线和线组举例线和线组举例 第10页/共25页面可以用一个曲面方程表示.(可以是精确解或近似解)线延伸延伸 面面面组是由一组有序的面组成.子面是共边的.线组延伸延伸 面面组缝合缝合,熔合熔合分解分解平面圆柱面球面椎面圆环面样条曲面面组(2 planes)面组(2 planes)“线+线 缝合合”“面面+面面/线 熔合熔合”面和面组组举例面和面组组举例 第11页/共25页工作窗口工作窗口工作目工作目录树(Pre/Post)特性窗口特性窗口输出窗口出窗口单位系统选择(过滤&方法)工具栏捕捉视图栏缩放动态视图坐标(GCS,WCS)程序界面介绍程序界面介绍 第12页/共25页动态的说明画图方法(按钮)坐标值的输入(捕捉,表达式)输入方式(绝对值，相对值等.)()括号+,-,*,/+,-,power(23=23)PI3.14159265SQRT平方根SIN,COS,TAN,etc.三角函数Frequently-used Mathematical Expressions选择等待选择输入值(表达式)(没有被激活)预览预览重置重置在已定义方向的长度或距离选择类型在选择过滤里面设置命令操作命令操作 第13页/共25页实体实体定义方向定义方向/基准轴基准轴选择过滤选择过滤基准轴基准轴基准轴方向基准轴基准轴基准面基准面基准面法向基准平面基准平面线线(Line)直线的方向线线圆圆/弧弧(Circle/Arc)曲线/圆的法向线线平面平面(Plane)平面法向面面旋转面旋转面(Revolved)旋转面的旋转轴面面两点向量两点向量两点向量的方向-剖面剖面剖面法向-线圆/弧平面旋转面剖面法向圆平面面定义方向定义方向/坐标轴坐标轴/平面平面第14页/共25页选择/取消选择选择方法选择过滤选择选择取消选择取消选择 全部取消全部取消反选反选 点选点选/框选框选 圈选圈选多边形选择多边形选择多段线选择多段线选择选择询问选择询问显示全选显示全选单元节点查询单元节点查询圈选多边形选择多段线选择检测得到的实体表单选择选择询问框选包括交叉选择过滤选择过滤第15页/共25页n n岩土的有限元分析模型包含节点、单元、边界条件。节点决定模岩土的有限元分析模型包含节点、单元、边界条件。节点决定模型的位置，单元决定形状和材料特性，边界条件决定连接状态。型的位置，单元决定形状和材料特性，边界条件决定连接状态。n n岩土分析就是为了分析岩土及与岩土连接的结构在荷载作用下的岩土分析就是为了分析岩土及与岩土连接的结构在荷载作用下的反应。反应。n n岩土分析因为岩土材料特性、地下水以及地形等因素的不确定性，岩土分析因为岩土材料特性、地下水以及地形等因素的不确定性，所以其分析结果受输入的条件的影响较大。所以其分析结果受输入的条件的影响较大。岩土分析岩土分析第16页/共25页n n因为岩土的构成非常复杂，所以完全真实地模拟岩土材料的刚度因为岩土的构成非常复杂，所以完全真实地模拟岩土材料的刚度特性是非常困难和不现实也是不经济的。在明确分析目的的情况特性是非常困难和不现实也是不经济的。在明确分析目的的情况下，适当简化分析模型是必要的。下，适当简化分析模型是必要的。例如，模拟埋深较大的隧道时，将上部覆土高度内的岩土都例如，模拟埋深较大的隧道时，将上部覆土高度内的岩土都用有限元网格来模拟是不经济的。此时可模拟适当范围内的岩土，用有限元网格来模拟是不经济的。此时可模拟适当范围内的岩土，将上部覆土按外部荷载输入也是比较经济的方法。将上部覆土按外部荷载输入也是比较经济的方法。另外，应根据分析的目的选择单元的类型以及确定模型的范另外，应根据分析的目的选择单元的类型以及确定模型的范围。在设计中如果关心的是位移、应力以及支护的内力，则应该围。在设计中如果关心的是位移、应力以及支护的内力，则应该将模型的范围扩大一些，单元也应该细分一些。但是像安全鉴定将模型的范围扩大一些，单元也应该细分一些。但是像安全鉴定等探讨岩土结构的安全性时，则可以将模型缩小一些，外部边界等探讨岩土结构的安全性时，则可以将模型缩小一些，外部边界条件也可以使用弹簧来模拟。条件也可以使用弹簧来模拟。岩土模型简化岩土模型简化第17页/共25页n n 建立数值分析模型时主要考虑事项如下：决定节点位置时，建立数值分析模型时主要考虑事项如下：决定节点位置时，主要考虑结构的几何形状、材料、截面类型、荷载状态等需要。主要考虑结构的几何形状、材料、截面类型、荷载状态等需要。节点位置的因素的影响。需要建立节点的位置如下：节点位置的因素的影响。需要建立节点的位置如下：A.A.需要输出分析结果的位置需要输出分析结果的位置需要输出分析结果的位置需要输出分析结果的位置B.B.需要输入荷载的位置需要输入荷载的位置需要输入荷载的位置需要输入荷载的位置C.C.材料变化的位置或规划的边界材料变化的位置或规划的边界材料变化的位置或规划的边界材料变化的位置或规划的边界D.D.应力变化较大的位置应力变化较大的位置应力变化较大的位置应力变化较大的位置E.E.岩土或结构形状变化位置岩土或结构形状变化位置岩土或结构形状变化位置岩土或结构形状变化位置岩土模型建立岩土模型建立第18页/共25页n n 线单元线单元(桁架单元、梁单元等桁架单元、梁单元等)虽然不受单元大小的影响，但虽然不受单元大小的影响，但是面单元和实体单元受单元大小、形状、分布的影响，所以对应是面单元和实体单元受单元大小、形状、分布的影响，所以对应力变化较大或应力集中位置应细分单元。力变化较大或应力集中位置应细分单元。n n 一般来说，需要细分单元的位置如下：一般来说，需要细分单元的位置如下：A.A.几何不连续位置，例如隧道地面的角部。几何不连续位置，例如隧道地面的角部。几何不连续位置，例如隧道地面的角部。几何不连续位置，例如隧道地面的角部。B.B.荷载变化较大的位置，特别是有较大集中荷载作用位荷载变化较大的位置，特别是有较大集中荷载作用位荷载变化较大的位置，特别是有较大集中荷载作用位荷载变化较大的位置，特别是有较大集中荷载作用位置置置置C.C.刚度或特性值变化的位置刚度或特性值变化的位置刚度或特性值变化的位置刚度或特性值变化的位置D.D.不规则边界位置不规则边界位置不规则边界位置不规则边界位置E.E.可能发生应力集中位置可能发生应力集中位置可能发生应力集中位置可能发生应力集中位置F.F.需要精密的应力和内力结果的位置需要精密的应力和内力结果的位置需要精密的应力和内力结果的位置需要精密的应力和内力结果的位置岩土模型建立岩土模型建立第19页/共25页第20页/共25页n n决定单元的大小和形状时应考虑的事项如下：决定单元的大小和形状时应考虑的事项如下：A.A.单元的尺寸和形状尽量一致。单元的尺寸和形状尽量一致。单元的尺寸和形状尽量一致。单元的尺寸和形状尽量一致。B.B.在需要单元尺寸变化的位置，大小的变化应尽量按对数分布变化。在需要单元尺寸变化的位置，大小的变化应尽量按对数分布变化。在需要单元尺寸变化的位置，大小的变化应尽量按对数分布变化。在需要单元尺寸变化的位置，大小的变化应尽量按对数分布变化。C.C.相邻单元的尺寸差异要小于相邻单元的尺寸差异要小于相邻单元的尺寸差异要小于相邻单元的尺寸差异要小于1/21/2。D.D.计算应力用的单元尽量选用四节点的面单元或八节点的实体单元，计算应力用的单元尽量选用四节点的面单元或八节点的实体单元，计算应力用的单元尽量选用四节点的面单元或八节点的实体单元，计算应力用的单元尽量选用四节点的面单元或八节点的实体单元，单元的形状比最好是单元的形状比最好是单元的形状比最好是单元的形状比最好是1:11:1且不要超过且不要超过且不要超过且不要超过1:41:4。为了传递刚度或计算位移。为了传递刚度或计算位移。为了传递刚度或计算位移。为了传递刚度或计算位移为目的时，不要超过为目的时，不要超过为目的时，不要超过为目的时，不要超过1:101:10。E.E.四边形单元角度最好是四边形单元角度最好是四边形单元角度最好是四边形单元角度最好是9090，尽可能在，尽可能在，尽可能在，尽可能在4513545135之间；三角形单元的之间；三角形单元的之间；三角形单元的之间；三角形单元的角度最好是角度最好是角度最好是角度最好是6060，尽可能在，尽可能在，尽可能在，尽可能在3015030150之间。之间。之间。之间。F.F.面单元的节点应尽量在同一平面内，不在同一平面内的高度差尽量面单元的节点应尽量在同一平面内，不在同一平面内的高度差尽量面单元的节点应尽量在同一平面内，不在同一平面内的高度差尽量面单元的节点应尽量在同一平面内，不在同一平面内的高度差尽量不要超过不要超过不要超过不要超过1/1001/100。岩土模型建立岩土模型建立第21页/共25页-有限元法和k0法。-材料里输入k0分析时，也要勾选k0。类型水平倾斜有限元法OkOkk01k0OkOkall初始地应力参数初始地应力参数Ko第22页/共25页 在GTS中，荷载可以加在单元和几何体上。若要是加载在几何体上，可以通过转化到单元面上。在工作树目录中，选中要删除的荷载组，即可删除。荷载与边界的添加与删除荷载与边界的添加与删除荷载表格，可修改。在模型中就会有相应的变化。第23页/共25页快捷键快捷键Ctrl+n 新建 Ctrl+o 打开 Ctrl+s 保存 Ctrl+p 打印Ctrl+z 撤销 Ctrl+y 重做 Ctrl+f 查找Ctrl+Q 全部缩放Ctrl+R 重设 ResetCtrl+W 窗口缩放 （先按快捷键，然后 用鼠标在工作窗口中选择）Ctrl+LB动态缩放 Dynamic Zoom Ctrl+MB动态平移 Dynamic Pan Ctrl+RB动态旋转 Dynamic Rotate Ctrl+A 全选Ctrl+X 关闭所有捕捉 Off All Snaps Ctrl+m 移动工作面F1 在线帮助F2 在工作树目录中修改名称F3 距离和角度F4 网格线尺寸控制F5 网格属性面控制F6 自动网格中的面网格F7 自动网格中的平面网格F8 面映射网格F9 k-线面映射网格F10 合并节点F11 建立单元F12 删除单元第24页/共25页
