Algor在杆系结构分析中的应用

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对于这一篇所谓心得体会， 其实也是参考《Algor和Sap5p在杆系结构分析中的应用》一书，和个人在使用中遇到的问题综合而成。比例大概是60％参考，40％心得， 毕竟除了参考，还要自己打出来，打的过程也算是一个学习的过程嘛! 而且该书内容的确有很多内容值得参考，特别是前处理有很多需要注意的问题。希望这篇文章能对大家有所帮助。

－98交通土建（1）

   邱文熙  29





Algor在杆系结构分析中的应用



――杆系结构计算机分析中常见问题的处理









1．  了解结构的概况，正确建立计算模型



     



使用成熟的有限元商品软件，计算过程往往是相对简单和可*的，而且不需过多的人工干预，仅仅根据计算过程在键盘上作出相应的响应。其计算精度也是可*的。关键的问题是：对实际问题建立正确的计算模型（前处理），并对计算结果进行正确的分析（后处理）。

在建立模型计算前，首先要了解计算目的，画出结构草图，注明结构在各个方向的尺寸；节点的空间坐标，约束和荷载状态；划分多少单元，每一杆件（单元）的材料，截面参数，位置编号等。对这些参数进行整体规划必须明确无误。然后才能正确建立模型计算。否则将会导致模块间来回修改，甚至重做。




例如：在三跨连续梁电算中，对最后一个单元右节点的处理，最好的方法是把最后单元进一步细分（Divide），如原最后单元是8m，再Divide分为8份，1m/份，然后把细分后的最后单元（1m长度）右节点值不取（Q值），用最后单元左节点值代替作为最后节点的值。这样是比较精确的。但是如果在建立模型时没有把最后单元进行细分，计算完毕后是不能修改的，只能重新建立，重新计算。可见建模要考虑的因素是繁琐却是必要的。




2．  正确选择单位制






系统的默认单位制是英制：力的单位是磅力（1bf），长度单位是英寸（in），在造型和输入参数时，并无选择单位的要求，但我们在使用程序过程中却应该时时处处注意单位的统一，使用统一的单位来输入。

如：统一用国际单位输入，牛顿N，米m，千克kg，匀布力N/m等。




3．  节点安排和单元划分






结构的每一个杆件，在几何造型上用其轴心线表示为一条线（直线或曲线），横截面的形状在计算中无意义，横截面尺寸数据在BEDITH程序中输入。

利用Divide命令将模型划分成为多个单元，命令为：<F9> Modify Divide. ；相应两个节点之间是一个单元。但在Algor＋D中划分的单元号和节点号是不会显示出来，只会在转到Algor＋B中才能查看得到。因此在对某个单元的截面（Color）和材料（Layer）的修改前，必须明确单元的正确位置，要与结构图一一对应。避免出错。






4．  色（Color）、层（Layer）的使用






如果结构的截面特性不同，就需要通过确定单元的不同色（Color）来体现；

如果结构所采用的材料特性不同，通过确定单元的不同层（Layer）来体现。

不同的Color和Layer都是通过对应的不同颜色显示来体现。



默认状态是看到Color所对应的颜色显示，可在<F6>菜单切换开关1.color, 2.group,3.layer。要显示Layer（材料）所对应颜色，就切换到*3)Layer状态。

        进BEDITH（Algor＋B）后，无论层和色，模型只用一种颜色显示，在Algor＋D中赋予的不同颜色特征转换成单元的材料特性号（Property）和截面特性号（Area）ID。使用<F9>Modify Property修改材料特性数据和Area改变截面几何数据时。




5．  节点的约束条件






每一个空间节点有6个自由度，3个移动自由度和3个转动自由度，在BEDITH中设置约束条件的命令是<F9>Modify Node BC ，其中：tx、ty、tz分别表示延总体坐标轴的3个移动自由度；rx、ry、rz为3个转动自由度。前面的星号“*”表示自由度被约束住，不能移动或转动。

对于平面问题下的构件只有3个可能自由度：tx、ty和rz。其余自由度tz、rx、ry都要加“*”号。如对于连续梁的约束条件为：一个支座只有rz方向的转动；其余每个支座只有tx方向的移动和rz方向的转动，




6．  输入材料性能数据






命令为：<F9>/ Modify/ Property/ Value

对于混凝土30号： EN=3.0E10；  混凝土40号：EN＝3.3E10

质量密度MDEN＝2500～2700

重力密度WDEN＝25000～27000

*注意单位的统一。




7．  输入截面特性数据






计算截面的特性数据可以使用Algor＋D中的Inquire命令

命令：<F9>Inquire/ Moment/ Calculate

A＝面积

I2＝抗弯惯性矩，相当于Iyy

I3＝抗弯惯性矩，相当于Ixy

J1＝抗扭惯性矩，相当于Ip

S2，S3＝横截面对单元坐标轴抗弯截面系数，相当于材料力学中的W2和W3

对于连续梁计算，填入A和I2的值即可。




8．  荷载施加






（1）节点力和非节点力

集中力只能施加在节点上，非节点荷载要转换为节点力。

（2）均布荷载

均布荷载是施加于梁单元单位长度的荷载，注意只有使“*Include”开关置有效状态均布荷载才起作用。

(3)      重力和惯性力

命令：<F9>/ Modify/ Gravity / Value

考虑重力时，将GZ＝-1即可，Accel是重力加速度，默认英制（386.4in/s2）

注意只有使“*Include”开关置有效状态。




9．  计算多种工况，提取影响线






同一结构的一种载荷状态称为一种工况。Algor能同时计算多种工况，默认状态是一种工况。命令是<F5>/ Add case。

在此说明，对于梁所受的活载的影响线求解，可以通过施加不同工况来解决。根据影响线的定义，把单位集中力施加在不同工况，模拟活载在梁上从左到右移动，来计算在不同工况下――即单位力作用在不同位置――梁的每个单元的受力情况。单位集中力每移动到一个节点，就作为一种工况，有多少个节点就对应有多少种工况。Algor可以计算出每个单元在不同工况下的受力情况，通过提取“.S”文件的各个单元左节点值（Q、M）就可得到各单元影响线值。




10．          计算分析结果






就是所谓的后处理，对.S和.L文件的处理应用Excel比较方便。（要对Excel的操作比较熟练）要得到包络图，还需要对影响线的值用加载程序计算。（略）




注：在后处理的工作中，我个人的Excel水平有限，技巧只是不断的复制、粘贴。：）

要灵活运用“排序”和“自动筛选”，可用“空白、非空白”进行筛选。

最后提醒一句：一定要注意存盘！不然就会后悔莫及。切记！







还有一个指令，可以获得可读的位移输出文件“*.L”



在BEDITH通过Transfer命令，选择Run sap0后，在程序提示语句出现时，平常是键入Run回车来让Algor计算。 此时如果不键入Run，而是键入Trans回车，（如再次出现提示就键入Run），就可以获得位移输出文件*.L了。