结构力学求解器教学教程.doc

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1、|SM Solver 简明教程 编者: LocalHUST2009 年 3 月 31 号|第一部分：绪论 在绪论里我想说明两个问题，一个是一些题外的话，一个就是求解器的功能 的说明。 结构力学求解器即 SM Solver 是一个很轻巧的计算软件，但是其功能相对来 说来是比较强大的，其实它的操作并不复杂（相对其它一些工程上常用的计算 软件来说，如 ANSYS） ，但是我在学习的过程中却发现结构力学求解器的教程 还真的是不多，在校图书馆里查找了一下没有相关的书籍，在网上百度了一下 没有发现在什么有用的东西，我想是因为这个软件很简单没有必要专门写个教 程，但是我想一个教程对一个初学者来说还是很有用的

2、，我便有这样一个自己 试着去写一个简教程的想法，于是我就小小的研究了下这个程序。来给出一些 简单的供初学者入门的指导。当然由于我个人的水平有限再加上研究的时间也 不长可能给大家写的东西只是一些很粗糙的很表面的，希望大家在读的过程中 能够够给我多多提提宝贵的意见和建议帮助我进步，也帮助进一步的完善这个 教程。 对于结构力学求解器有很多的版本，为了明确期间，这里先简单的介绍一下 我用的这个求解器的版本。 这个版本的相关信息： SM Solver for student 版本 1.5（学生版） ISBN 7-900015-23-X 清华大学土木系结构力学考研室研制 高等教育出版社出品 为什么要选择这

3、个版本有以下几个原因： 一：因为这个教程我主要面对学生的，所以在些选这个版本还是比较合适的。|二：这个版本的求解器是我们在学习阶段比较好的一个选择，简单易学。 三：这个版本的功能还是可以的，能够解决我们平时学习中遇到的问题。 四：软件之间都是相通的，精通一个其它的自己完全可以去学习，因为已经有 了基础。这个教程内容不多，为了更好的帮助大家理解，在编排的过程中我在其中插 入了好多截取的实例图片，这个能够更好的的去让大家学习实际的操作以及每 一步操作人机交互的结果界面。 程序功能 SM Solver 是结构力学辅助分析计算的通用程序。其主要功能如下。 自动求解功能： (1) 平面体系的几何组成分析

4、，对于可变体系可静态或动画显示机构模态； (2) 平面静定结构和超静定结构的内力计算和位移计算，并绘制内力图和位移 图； (3) 平面结构的自由振动和弹性稳定分析，计算前若干阶频率和屈曲荷载，并 静态或动画显示各阶振型和失稳 模态； (4) 平面结构的极限分析，求解极限荷载，并可静态或动画显示单向机构运 动模态； (5) 平面结构的影响线分析，并绘制影响线图； 智能求解功能： (1) 平面体系的几何构造分析：按三刚片法则求解，给出求解步骤； (2) 平面桁架的截面法：找出使指定杆为截面单杆的所有截面； (3) 平面静定组合结构智能求解：给出求解步骤； 其它辅助功能： (1) 强大的命令文档编辑

5、及文件读写功能。 (2) 二维结构的图形显示； (3) 分析求解结果的数值显示、图形显示和动画显示。 几何组成|几何组成”和“几何构造”子菜单功能上的异同 按下编辑器中的“求解”菜单中的“几何组成”子菜单后，SM Solver 调用其中 的自动求解模块，列出当前问题 的分析结果，包括“多余约束数” ， “体系自由度数”和“结论” ；如果是可变体 系的话（即体系自由度数大于 0） ，还可以静态或动态地显示各阶位移模态。 按下编辑器中的“求解”菜单中的“几何构造”子菜单后，SM Solver 调用其中 的智能求解模块，可将“几何构 造分析”的步骤（用两刚片或三刚片法则说明）和结论列出。 “几何组成

6、”子菜单为自动求解，着重计算的结果，并可以进行位移模态的静 态和动画演示（如果结构是可变 机构的话） ；而“几何构造”则是模仿人工求解的思路，着重给出进行分析的中 间步骤和思路，两者的功能正好 是相辅相承。 （算法实现上，前者采用的是矩阵分析的方法，后者则采用了数学 中的图论的算法。 ） 截面法 截面法求解 截面法求解只适用于桁架结构。 对于某一指定杆件而言，如果存在一截面，使得该指定杆件的轴力可由该截面 截出的某一隔离体的平衡方程一 次性求出，则称此截面是该指定杆件的一个“单杆截面” （即该指定杆件是该截 面的一个截面单杆） 。 本算法的功能就是对于任一指定杆件，可以不遗漏地找出其所有的“单

7、杆截面” 。 组合结构智能求解 静定组合结构的智能求解 组合结构是静定结构中最一般的结构，其中的杆件既有梁式杆，又有二力杆。 静定桁架和静定刚架等都可以看 成是组合结构的一种特例。|对任意一般的组合结构的求解，本模块给出中间解题步骤，使大多数静定结构 的智能求解问题得到解决。目前 已能对大多数常规类型的组合结构问题给出具体的中间文字提示步骤和相应的 隔离体图形显示。 第二部分：基础知识我们在用求解器的目的的是为了解决实际的问题，在这个过程中我人必 不可少的要有建立模型这个过程，为了更好的建立模型我们在求解器里的建模 过程是在坐标系中进行的，求解器目前支持的坐标系是我们常用的直角坐标系。 下面就

8、说明一下一些约定： 符号约定 整体坐标: (x, y)，转角或弯矩以 x 向 y 转为正； 局部坐标: x从单元的端点 1 指向端点 2；y坐标从 x坐标按右手准 则转 90 度获得； 所有与位移有关的量均按整体坐标(x, y)输入和给出； 结点荷载方向按整体坐标定义，与整体坐标同向为正； 单元荷载方向按局部坐标定义，其正方向为局部坐标的反方向； 弯矩图画在杆件受拉一边，正负号取为局部坐标 y轴的反方向； 剪力正方向同局部坐标 y轴正方向； 轴力受拉为正； 角度按度取值； 注意上面的一个整体坐标系和局部坐标系的区别，整个坐标系是对所建 立的整个模型还说的，也就是可以对所建立的整个模型中的毎个杆

9、作件都适用， 而局部坐标系只是我们对某一个部件来说的，也即它只是对这个特定的部分是 适用的。对于其它是的符号的规定和结构力学中的规定大同小异，读者可以参考结构|力学在此我就不再多说。像我们学习其它软件一样，我们先要知道其中有哪些菜单功能，因为就像在 Windows 中菜单可能是我们快速掌握软件功能及操作的捷径一样，求解器中也 不例外。在 SM Solver 界面分成两个部分，一个是我们输入数据用的，叫作 “编辑器” ，在这里我们可以进行建模，定义，计算等一些操作。另一个是输出 数据结果用的，当然主要是以图形的形式直观的显示出来，叫作“观览器” ，在 这里我们不但可以看到求解器给也的最后求解答案

10、，而在建模过程中对应我们 每一步的输入都会有相应的结果即时是显示出来，大大方便了我们的对建模过 程的了解以做及时的修正。这些方便在我们后续的学习中会慢慢的显示出来， 大家也可以慢慢的感受到不解器的方便。|SM Solver 有 Windows 一样，有让我们方便操作的菜单命令，让我们事半 功倍，下面就详细的说明一各个菜单。 首先要介绍的是“编辑器：中菜单的功能。 “编辑”菜单 编辑光标显示为一条竖线。当您键入命令时，该文字就显现在光标位置，编辑 器允许全屏幕编辑。这样在键入 字符前，您可以用箭头键或鼠标移动光标。编辑过程中，鼠标指针作为一个 “插入点” ，插入点形状象一个大 写字母 I。移动鼠

11、标，可以将插入点放在当前文档中的任何位置；点击鼠标，光 标会立即跳到插入点处。随后，您可以在新位置输入命令。 编辑器可以使用文本块工作。先将光标移到某一块的开始位置处，然后再按住|Shift 键，同时用箭头键移动光标， 这样您就选中了一个文本块。文本块可以移动，复制到剪贴板上，或删除它。 您也可以将剪贴板上的文本粘贴 到您的文档中去。 当然上面说的这些是我们在用命令输入的时候用的到的，在求解器里们完全 可以用相应的鼠标点击相当的菜单选项来完全整个建模和计算的过程。也许对 于初学者这个更方便，但是前者却能更深刻的来理解求解问题的过程。 复原 使用该命令，可以取消上一次所做的编辑。如果无编辑操作，

12、则该命令无法使 用。 （类似于我们在 CAD 中的复原） 剪切 使用该命令，可以从文档中删除选定文字，并将其置于剪贴板上。如果未选定 文字，则该命令无法使用。将文字剪切到剪贴板上，代替其中原先储存的内容。 复制 使用该命令，可以将选定文字复制到剪贴板上。如果未选定文字，则该命令无 法使用。将文字复制到剪贴板上，代替其中原先储存的内容。 粘贴 使用该命令，可以在插入点插入剪贴板上内容的备份。如果剪贴板是空的，则 该命令无法使用。 删除 从文档中删除选定的文本，但不将删除的文本放到剪贴板中。如果想从当前文 档中删除文本且该文本已存在于 剪贴板中，可以使用“删除”命令。|查找 使用该命令，可以在活动

13、文档中搜索指定的文字。 查找下一个 不需打开“查找”对话框即可重复前一个搜索动作。若选择该命令前未使用 “查找”命令，则该命令无法使用。 全选 使用该命令，可以选定整个文档。 时间/日期 将当前的时间和日期加入文档中。 编辑器：“文件”菜单 文件菜单提供了各种常见的文件操作，这些菜单的使用方法和一般的 Windows 应用程序完全一样，这里就不详细介绍了。 新建 使用该命令，可以创建新文档。 打开 使用该命令，可以打开某个己存在的文档。您还可以用“窗口”菜单在打开的 文档间来回切换。SM Solver 打开的 文件名后缀统一为“.inp” 关闭 使用该命令，可以关闭所有包含当前活动文档有关内容

14、的窗口。在关闭窗口之 前，SM Solver 会提示您保存对文档所作的修改。如果关闭某一文档而不将其 保存，则自上一次保存后所作的修改将全部丢失。在关闭第一次创建的文档之 前，SM Solver 将显示“ 另存为”对话框，提示您为文档命名并将其保存。|保存 使用该命令，可以保存当前活动文档及其当前的文档名。当您第一次保存某一 文档时，SM Solver 将显示“另存 为”对话框，以便对文档命名。如果要将某一已有的文档以另一个名字保存， 也可选择“另存为”命令。 另存为 使用该命令，可以用指定的文件名保存和命名活动文档。 打印 使用该命令，可以控制文档的打印方式并打印指定内容。 退出 使用该命令

15、将退出 SM Solver 本次执行。也可以使用应用程序控制菜单中的 “关闭”命令。SM Solver 将提醒您保存已作修改但尚未保存的文档。注意这 个命令是整个的退出求解器程序，用之间要保证自己的数据已经保存，否则无 法恢复。 “退出”下方的文件名 使用“文件”菜单下方列出的文件名，可打开以前关闭的最近的四个文件。 其次要介绍的是“观览器”菜单功能 “查看”菜单 总在最前 这个命令使得观览器的窗口不会被其他窗口挡在后面，总是能在前面显现出来。|连续显示 根据设计文档，一次性地将当前问题的整个结构图形画出。 单步显示 根据设计文档，逐行（命令行）显示当前问题的结构图形。 单步显示钮按下后，工具

16、栏的最右方将出现一个“停止单步显示”钮，可用于 中断单步显示。 暂停显示 暂时中断结构图形的显示。 复制到剪贴板 将观览器中图片复制到剪贴板，下有两个子菜单： 点位图 将当前观览器中图形以点位图形式按原大小复制到剪贴板上。 矢量图 将当前观览器中图形以矢量图形式复制到剪贴板上。下有四个子菜单： 原始大小 剪贴板上的矢量图大小取默认值； 3/4 倍大小 剪贴板上的矢量图大小取 3/4 倍默认值； 1/2 倍大小 剪贴板上的矢量图大小取 1/2 倍默认值； 1/4 倍大小 剪贴板上的矢量图大小取 1/4 倍默认值； 缩放 改变观览器窗体大小时，自动按比例放大或缩小内力图形。 剪裁 改变观览器窗体大

17、小时，内力图形大小及位置保持不变。 缩放比率|根据选定比率，放大或缩小内力图形。 颜色. 使用“颜色”选项，可以改变 SM Solver 观览器中图形中各组成元素的颜色设 置。 此时 SM Solver 会出现一个“调色板”对话窗体，它可以允许用户控制各种图 形 元素（包括背景，结点、单元、支 座、荷载、结点码、单元码、荷载值、文本、尺寸线、单元刚度和极限弯矩等） 在观览器中的显示颜色。 例如想将背景色改成白色的，可以首先在对话窗体的“图形元素选择栏”中选 中“背景”元素，然后按下其中的“调色板”按钮，此时弹出一个标准的“调 色板”对话框，选中白色后，按下此对话框左下方的“确定”按钮后返回“调

18、 色板”对话窗体，此时可在“颜色效果预览区”观察其颜色效果，如果满意， 再按下该对话窗体下方的“确定”按钮则可。 退出 关闭图形观览器。 观览器：“标注”菜单 全部标注 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，所有的标注项（除定制编码外） 均标注出。 若再次单击此菜单时，按默认情况标注出结点码、单元码和内力大小。 单元长度 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，在所有单元的边上标注单元的|长度。 结点码 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有结点的编码。 单元码 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有单元的编码。 定制结点码 当此命令被选中时（其旁

19、边出现一个选中标记） ，可以允许将指定的结点以指定 的编码标注。 定制单元码 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，可以允许将指定的单元以指定 的编码标注。 抗拉刚度 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有单元的抗压刚度值。 抗弯刚度 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有单元的抗弯刚度值。 抗剪刚度 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有单元的抗剪刚度值。 极限弯矩 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有单元的极限弯矩值。 均布质量|当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有单元的均布质量值。 荷载大小 当此

20、命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有荷载的数值大小。 内力大小 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，标注所有单元的最大和最小内 力值。 观览器：“显示”菜单 单元方向 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，在单元中点处标出一个箭头用 以显示单元的方向。 （单元输入 时先后有两个结点，单元方向是指由第一个结点指向第二个结点的方向） 结点 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，显示体系所有的结点。 单元 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，显示体系所有的单元。 支座 当此命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，显示体系所受的全部约束。 荷载 当此

21、命令被选中时（其旁边出现一个选中标记） ，显示体系所受的全部荷载。 观览器：“设置”菜单结点编码形式 用此命令可允许用户选择三种不同的结点码的标注格式。 这三种编码形式分别是：1,2,3. ; a,b,c. 或者 A,B,C.|显示幅度设置 用此命令可改变位移，内力图形的显示幅度。 此时 SM Solver 会出现一个“显示幅度设置”对话窗体，通过改变对话窗体中 的位移或某一内力的“最大值显示单 位” ，可以使观览器中的相应的位移或内力图形的显示幅度增大或减小。例如观 览器中正显示位移图，如果想将 其显示幅度放大，可将“最大值显示单位”选项组中“位移”一栏的数值增大 一些。 另外也可以通过观览

22、器工具栏中的和按钮直接来调节位移或某一内力的显示幅 度。 选项. 此时出现一个“设置选项”对话窗体，其中： “线条宽度”选择栏中有多级选项，可以调节观览器中不同线形的显示宽度， 1 级最细，3 级最粗； “刚性单元”选择栏可定义刚性单元并调节其线形的加宽倍数； “铰的半径”和“集中质量半径”可以调节观览器中画出的铰半径、集中质量 块半径的大小； “标注字体大小”选择栏可以按磅数确定观览器中各种标注的字号大小； “标注位置”选择栏可以确定杆件上各种标注的相对位置； “杆件内力图划分段数”和“杆件变形图划分段数”可以确定绘制杆件内力图、 变形图时的数据点数；数据点的 采集首先保证取到图形的关键点。

23、 “全部默认”按钮将对话框中的所有参数恢复为默认值。 观览器：“帮助”菜单 目录 使用该命令，可以显示打开的第一幅帮助屏幕。从此初始屏幕上，您可以转到 使用 |SM Solver 的功能介绍和各种类型的参考信息。 选择帮助主题 单击您要查看的带下划线的主题。 或按 TAB 键选定该主题，然后按输入键。 帮助使用方法 介绍帮助系统使用方法。 关于 SM Solver 使用该命令，可以显示您使用的 SM Solver 的版本号、版权声明以及可得到的 磁盘空间和内存。 说明：“编辑器”和“观览器”中的帮助目录实质是一样的，在此就只说“观 览器” “编辑器”相同。 第三部分：问题的定义 上面两个部分我

24、们只是介绍了一下求解器的的一些基本情况，是有点啰嗦 但我觉得是必须的，基本的知识总是基础，掌握了这些会以我们对用求解器对 问题的描述能更加的方便自如。当然如果你以前已经接触过 SM Solver 对它是 基础情况还是比较了解的，你也完全可以略读上面的内容。下面我们将进入问 题定义的实质性问题中，我们将学习如何用 SM Solver 的语言来描述问题。在 此我先给出一些命令语句及相应的“菜单”操作。我就在此称它们为“命令指 南” 。 问题标题|TITLE, Ttext (缺省值=空行) Ttext，标题文本(小于 75 个字符) 这个命令是在我们定义一个问题前首先应该进行的一个工作，当然你缺省了

25、这 一步对你以后对问题的定义及计算没有什么影响，但是这是一个好的习惯，就 像写程序一样，程序不仅仅是用来给计算机运行的，而且还是会给人来看的， 一个好的编程风格（主要是书写风格）会让人更好的理解你的问题及思路。在 此也是一样的道理。 例如我现在我定义一个问题的名称为 Title 1 就可以这样来写： TITLE,Title 1 结点弹簧 NSPR, Sn, Stype, Sdir, Stiffx , Stiffy , StiffR Sn，支承的结点码； Stype，支承类型，参见支座定义窗口中的图示； Sdir，支承方向，以图示方向为零，绕结点逆时针旋转为正； Sdisx，x 方向弹簧刚度；

26、Sdisy，y 方向弹簧刚度； SdisR，转角方向弹簧刚度（暂无此功能） 。 注：弹簧支承仅支持线弹簧，暂不支持转动弹簧，下同。|这个力学模型我们在结构力学中一般很少遇到，在此大家只需要做一上了解即 可。 定制结点码 NNUM, Nn1, Label1, Nn2, Label2, . . . 用这个命令你可以对结点码进行定义。一般不是及常用的命令。 注释结点定制编码定义 Nn1，Nn2，. . . 结点编码 Label1, Label2, . . . 用户定制的结点名（可为字符串） C Ctext 或 C, Ctext Ctest，注释文本(小于 75 个字符) 注：C 后应至少留一空格，或

27、加一逗号 杆端弹簧 ESPR, Selem, SelemEnd, Stype , Sdir ,Stiffx , Stiffy , StiffR Selem，单元编码； SelemEnd, 单元杆端； Stype，单元杆端弹簧类型； Stype=1，x 方向； Stype=2，y 方向； Stype=3，转角方向； Stype=4，x 方向、y 方向和转角方向； Stype=5，斜向； Sdir，弹簧支承方向，仅当 Stype=5 时需输入； Sdisx，x 方向的弹簧刚度； Sdisy，y 方向的弹簧刚度； SdisR，转角方向的弹簧刚度（暂无此功能） 。 注：同结点弹簧。|如果上面所提到的结

28、点弹簧一样这个定义也是在你们学习结构力学中很少遇到 的问题，在此也只是做简单的了解。 定制单元码 ENUM, En1, Label1, En2, Label2, . . . 单元定制编码定义 En1，En2，. . . 单元编码 Label1, Label2, . . . 用户定制的单元名（可为字符串） 注：如果上面的定制结点码一样。 变量定义LET, VarName=Formula, VarName=Formula, . VarName，变量名 Formula，算术表达式（按 Fortran 语言语法） 注：在这里的变量的定义类似于编程语言中对变量的定义。在我们定义一个变 量以后我们就可以用

29、已经定义的这个变量来定义其它问题或者参与计算。你可 能会说要是我们不用定义的变量也可以完成这些工作，在们问题规模比较小的 时候这两个似乎是没有什么大的区别，但是当我们问题变的复杂的时候我们也 许就不会有这样的感受了。特别同一个数据多次被使用或参与计算的情况下这 个问题就变的越外的突出。在此我们要是再使用变量定义这个命令将会对我们 的问题定义过程及以后的修改过各带来不可估量的方便。在此我还想强调的一 点是在使用一个变量时必须保证这个变量在使用之前已经被定义，并且不要重 复定义同一个变量，这样将造成混乱。 下面给出一下变量定义的例子： LET,A=2,H=1.5 在这样的一个语句之后我们当我们再次

30、用 A 和 H 的时候它们将会代表 2 和 5， 也即等同于我们使用 2 和 5。 结点荷载 NLOAD, Ln, Ltype, Lsize, Ldir |Ln，荷载作用的结点码 Ltype，荷载类型； Ltype=1，集中荷载，指向结点 Ltype=-1，集中荷载，背离结点 Ltype=2，逆时针方向的集中弯矩 Ltype=-2，顺时针方向的集中弯矩 Lsize，荷载大小 Ldir，荷载方向（度） ，仅当 Ltype=1 或-1 时输入，缺省值=0 单元荷载 ELOAD, Ln, Ltype, Lsize1, Lsize2, Lpos1, Lpos2,Ldir Ln，荷载作用的单元码； Lt

31、ype，荷载类型； Ltype=1 (-1) ，集中荷载，指向（背离）单元； Ltype=2 (-2) ，逆时（顺时）针方向的集中力矩； Ltype=3 (-3) ，均布荷载，指向（背离）单元； Ltype=4 (-4) ，逆时（顺时）针方向的均布力矩； Ltype=5 (-5) ，线性荷载，指向（背离）单元； Ltype=6 (-6) ，逆时（顺时）针方向的线性力矩； Lsize1，Lsize2，荷载大小； 当 Ltype=1, -1, 2, -2, 3, -3, 4, -4 时，输入 Lsize1； 当 Ltype=5, -5, 6, -6 时，输入 Lsize1 及 Lsize2 ； L

32、size1，荷载起点的大小； Lsize2，荷载终点的大小； Lpos1，荷载起点至单元杆端 1 的距离与单元杆长的比值，缺省值=0； Lpos2，荷载起点至单元杆端 1 的距离与单元杆长的比值，缺省值=1； Ldir，荷载方向（度） ，仅当 Ltype=1, 3, 5 或-1, -3, -5 时输入，缺省值=0。 注：这两个命令的菜单操作顺序：命令 荷载条件，即可弹出下面的窗口：|这个窗口中我们可以进行结点载荷载的定义，窗口上部的荷载类型给出了可以 进行定义荷载的各种荷载形式。接着在下面有的选项栏可以选择定义结点荷载 还是单元荷载（对于结点和单元的定义我们将会随后讲到） ，接着下面是根据选

33、择来确定荷载具体加载的位置。类型可以根据最上面的荷载类型来进行选择 （填上相应的数字即可） ，然后再定义大小，再定义方向，初始默认方向就是荷 载类型上面所指示的方向，若需要改变方向输入相对的转角即可。在这这里填 入正的角度值将会逆时针转动，负的角度值将会顺时针转动。 在填写上面的数据项以后可以单击预览在观览器里看一上定义的效果是否和问 题要求相同如果不同刚可以再进行修改，如果趋同则可以单击确定刚定义成功。 一次成功定义已经还可以连续定义，如果不需要则单击关闭即可。 在后面的类似窗口定义方法都具有相似性，只是具体的定义过程选项不同而 已，所以以后的类似过程就不再过多的论述，只是说明一下数据填写的

34、关键部 分，其它的操作请读者参考上面的说明。 结点|N, Nnode, x, y Nnode，结点编码 x，结点的 x 坐标 y，结点的 y 坐标注：结点定义应该说是一个最基本的定义工作，在 SM Solver 任何问题的模 型的建立都是在结点的基础上的。我们看到结点定义这个命令并不抽象，至少 相对于荷载定义来说。我们在定义结点的时候要注意的就是坐标的正确性，不 仅仅是数据的正确还要注意与坐标系的相适应性。 例如我们现在定义上个结点他的坐标分别为 1 (0,0) ，2 (2,1) ，3 (1,1.5) 。 则我们输入的命令如下： TITLE,EXAMPLE N,1,0,0 N,2,2,1 N,

35、3,1,1.5 相应的显示如下：|相应的菜单操作：命令结点，可以弹出下面的窗口： 在些我们选择结点定义然后在相应的地方填写要定义结点的数据即可进行定义， 同时也进行预览。操作如上。 结点填充 FILL N1, N2, Nfill, Nstart, Nincr|N1,N2，填充范围(N1N2)，缺省值为最新的两个结点码 Nfill，要填充的结点数，缺省值=N2 N11 Nstart，填充结点的起始编码，缺省值=N1+1 Nincr，填充结点的编码增量，缺省值=1 结点生成 NGEN, Ngen, Nincr, N1, N2, N12incr, Dx, Dy Ngen，结点生成的操作次数 Ninc

36、r，每次生成的结点码增量 N1,N2，基础结点范围 N12incr，基础结点的编码增量 Dx,Dy，生成结点的 x, y 坐标增量 注：这两个命令的菜单操作同上面的结点定义，只需要在命令选择里选择结点 填充或结点生成即可。这两个命令的作用是帮助我们来更快更准备的来定义结 点。也就是说这两个命令是一个辅助的命令，用我们前面介绍的结点定义命令 足够写成这两个命令的功能，但在很多时候会显得啰嗦一些。我们还是应该关 于运用简单的技巧以达到事半功倍的效果。下来来分别的的对这两个命令给出 我的解释： 结点填充： 顾名思义“填充”即是在已经定义好的两个结点之间再填上一些结点来完成我 们结点的定义工作。在实际

37、的定义过程中它主要起的作用是等分的在两个结点 中间来定义一些点。打个比方，我们要定义 7 个点，简单的两说它们的连线的 X 方向平行，第一个点的坐标为（0，0） ，最后一个为（6，0） ，那么我们就可 以用下面的命令来实现： TITLE,EXAPLE N,1,0,0 N,7,6,0 FILL,1,7,5,2,1|这个些命令的显示效果如下： 从这个简单的例子中我们足以看出这个辅助命令的强大，它使我们的命令变的 简洁清晰，在大量的结点定义中节省的工作量更是可观。 其实上面这个例子的直译命令可以直接写成 FILL 也是可以的，已经定义的结点为 1 和 7，即 N11 ，N7=7 ，则程序会自动的默

38、认填充是从 1 结点到 7 结点，而填充的个数默认为 N2 N1 17115， 而填充的起始点编号默认为 N1+1 2，填充结点的编码增量默认为 1，这样我 们会发现这个 FILL 命令和 FILL,1,7,5,2,1 在这里的效果是完全一样的，这样为 会更方便。但是这个的默认值并不适用任何的情况。要根据实际的情况来判断 选择，使用不当会造成错误的定义，反而造成反效果。 当然我们还是可以用前面说的菜单操作在窗口定义的对话框中完成上面的定义 的过程，在此我给这个定义的对话框如下：|由上面任何一个定义方法都可以得到下面的结果： 结点生成： 这个命令和上一个命令的不同点是在于上个命令是在两个已经定义

39、好的点之 间进行填充，而这个命令是在已经定义好的一个点的基础上进行点的生成，而|不仅仅被局限在两个已经生成点的中间，这样我们定义的自由就会更大，但是 任何事物都具有两面性，自由大了就不是那么的好把握了。相对就由于限制少 了，所以我们在定义的时候所要控制的参数也就会变的多起来复杂起来。这就 需要我们更有耐心和细心。下面就给出一个简单的例子来说明这个命令的具体 应用。 假设我们现在的的问题和上面结点填充的问题一样，要定义七个点。 那我们就要用下面的定义命令： TITLL,EXAPLE N,1,0,0 NGEN,6,1,1,1,1,1,0 当然我们也可以用菜单的操作方式来实现，类似上面结点填充的定义

40、过程，在 这里我们只需选择成结点生成，再适当定义数据便完成。 下面给出对话框的定义界面：|由以上任何一个定义方法我们都可以得到下面的定义结果： 比较以上两个方法可以看到每一个方法都有自己的特点，前者是书写命令简单， 容易掌握，但是在定义的时候局限性比较大，而后者的定义过程稍显复杂，但 是其定义的自由度大，相对来说功能比较强大。但是两都都有一个共同的特点|就是一般定义的点只是间距相等的。如果需要变间距的定义点，则需要多次定 义或用其它的方法。因为在实际过程中要根据实据情况来选用。 单元定义 简单的说单元就是一个结构中一个最小的构件，表示在这里就是把上面定义的 两个点间用一条线连接起来，这样就形成

41、一个单元。 这里有有两种定义方式： 格式一： E, N1, N2, DOF11, DOF12, DOF13, DOF21, DOF22, DOF23 N1,N2，单元两端的结点码 DOF11，单元在结点 N1 处的 x 方向自由度，缺省值=1 DOF11=0，x 方向自由 DOF11=1，x 方向与结点连结 DOF12，单元在结点 N1 处的 y 方向自由度，缺省值=1 DOF12=0，y 方向自由 DOF12=1，y 方向与结点连结 DOF13，单元在结点 N1 处的转角方向自由度，缺省值=0 DOF13=0，可转动 DOF13=1，与结点有转动连结 DOF21，单元在结点 N2 处的 x

42、方向自由度，缺省值=1 DOF21=0，x 方向自由 DOF21=1，x 方向与结点连结 DOF22，单元在结点 N2 处的 y 方向自由度，缺省值=1 DOF22=0，y 方向自由 DOF22=1，y 方向与结点连结 DOF23，单元在结点 N2 处的转角方向自由度，缺省值=0 DOF23=0，可转动 DOF23=1，与结点有转动连结 格式二： E, N1, N2, NTYPE1, ALPHA1, NTYPE2, ALPHA2|单元定义 N1,N2，单元两端的结点码 NTYPE1，单元在结点 N1 处的端点类型，缺省值=2 NTYPE1=2，铰结 NTYPE1=3，固结 NTYPE1=4，自

43、由 NTYPE1=5，竖向自由 NTYPE1=6，横向自由 NTYPE1=7，斜向自由 NTYPE1=8，斜向连结 ALPHA1，当 NTYPE1=7 或 8 时，斜向连结（或自由）的倾斜角 NTYPE2，单元在结点 N2 处的端点类型，缺省值=2 ALPHA2，当 NTYPE2=7 或 8 时，斜向连结（或自由）的倾斜角 注：以上两单元定义命令可任意混合使用，例如采用如下格式： E, N1, N2, NTYPE1, ALPHA1, DOF21, DOF22, DOF23 E, N1, N2, DOF11, DOF12, DOF13, NTYPE2, ALPHA2 在解释上面的命令前我想在这里

44、引入一个概念，虚拟刚结点。 用求解器输入一个结构体系时，首先输入一些结点。这些结点被理解为是 虚拟刚结点，即将每一个结点看作是具有 3 个自由度（2 个平移，1 个转动）的 小刚体。虚拟刚结点杆件之间连接的中介。在随后定义杆件单元时，不是去定 义单元杆端和杆端的连接，而是定义杆端杆端与虚拟刚结点的连接。上杆端 （整体坐标中）有三个位移自由度，为它们各自建立一个连接码，用 0 和 1 表 示：0 表示不连接，1 表示连接。这样，若鞁端的连接码为（1，1，1） ，则该杆 端与虚拟刚结点为刚结；（1，1，0）为铰接；（1，0，0）为水平链杆； （0，1，1） ，为定向（水平滑动）连接。 对上面例子我

45、们用直接输入命令的方法把已经定义的结点用不同的方式连接起 来： TITLE,EXAMPLE N,1,0,0|EGEN,6,1,1,1,1,1,0 E,1,2,1,1,0,1,1,0 E,2,3,5,1,1,1 E,3,4,5,5 E,4,5,5,2 E,4,5,5,2 E,5,6,3,3 E,6,7,3,2|对上面的单元定义做一个解释： 单元编号 对应结点 左边连接 右边连接 1 1,2 铰接 铰接 2 2,3 竖向自由 固结 3 3,4 竖向自由 竖向自由 4 4,5 竖向自由 铰接 5 5,6 固结 固结 6 6,7 固结 铰接 由上面我们可以看出下面几个问题： 1) 两种定义方法可以单独

46、使用，也可以混合使用； 2) 两种方法合下来使用可以定义任何我们常见的结点方式； 这样就给了我们一个很大的自由，我们可以用上面的方法定义出我们想要的各 连接方式。 单元生成 EGEN, Ngen, E1, E2, Nincr Ngen，生成次数; E1, E2，基础单元范围; Nincr，生成中单元两端点对应的结点码增量; 注：生成后的单元刚度、质量和极限弯矩等均同基础单元。 注：由于我们有上面的结点生成命令的学习，我想单元生成命令也不会是个难 题。在这我就简单的举个例子来简单的说明一下即可： 输入的命令如下： 对下面的结果我做下解释，从输入的命令来看我们并没有一个一个的去定义 结点和单元，在

47、定义结点的时候我们用到了前面的结点生成命令 NGEN 在定义 单元的时候我们用到了现在我们正在学的单元生成命令 EGEN，通过实例我们 不难发现两个命令应用时有一个共同的特点：就是都需要预先定义一个基础结 点或基础单元，也就是我们的基点。这一点很重要。当然在选择基础结点和基 础单元的时候应该根据实际情况来定，以求使问题定义变的简洁。|在上面的例题中，在定义结点时我们选择了两个基础结点，1 点各 8 点，然后 由这两个基础结点分别定义出了 2，3，4，5，6，7 和结点 9，10，11，12，13，14 两组结点。在定义单元时候我们选择了单元（1） ，即|将结点 1 和 9 连接起来。然后由此定

48、义了单元（2） ， （3） ， （4） ， （5） ， （6） ， （7） 。读者可以在这个题的基础上把其它结点连成单元，来熟悉一下。 尺寸线 DIM, Pos, a1, a2, italic, bold , FontSize , x1, y1, Label1, x2, y2 , Label2, x3, y3 , ? Pos，标注位置：1 在线之上，2 在线之下； a1, a2, 上、下引线长； italic, bold, 是否斜体、粗体，1 为是、0 为否； FontSize, 字体大小（磅） ； x1, y1, x2, y2, 尺寸线起始和终止（整体）坐标； Label1，尺寸线标注字符串

49、。 文本 TXT, x, y, String, italic, bold , FontSize x，y, 文本左上角的位置（整体）坐标； String, 文本字符串； italic, bold , 是否斜体、粗体，是为 1，否为 0； FontSize, 字体大小（磅） 。 单元温度改变 ETLOD, ElemStart, ElemEnd, T0, dT, Talpha, Hight ElemStart，单元起始码 ElemEnd, 单元结束码 T0，单元杆件中面的温度 dT，单元杆件上下表面温差：T 上表面T 下表面 Talpha 线膨胀系数 Height 截面的高度（限矩形截面） 以上三个命令一般不太常用到，具体的用法也比较简单，可以自行研究。再此