DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 2)

DIANA有限元分析的前處理過程包括定義梁的幾何形狀(beam geometry),設置材料性質(material properties),定義梁的截面(cross-section definition), 設置邊界條件(boundary conditions), 施加載荷(loads)和劃分網格。所有這些工作都在“幾何”模塊內完成。在Part 1【DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 1)】中,我們還剩下兩個步驟沒有完成,即施加載荷(loads)和劃分網格。Part 2首先完成這兩步,然后進行分析。


4.6 施加載荷

由題目陳述可知,梁受到兩個集中載荷(Nodal Loads)和兩個分布載荷(Distributed Loads),兩個分布載荷一個是固定載荷g_k=8kN/m,另一個是變化(偶然)載荷q_k=10kN/m, 這四個載荷需要分別處理。奇怪的是工具欄內沒有載荷的圖標,而是出現在左側欄的“荷載”內,荷載命令也沒有出現在荷載子菜單內,而是在"指定"子菜單下。總體感覺這個界面設計有點混亂,初次接觸讓人摸不著頭腦。

DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 2)的圖1

點擊"荷載"圖標,名稱輸入permanent, 荷載工況輸入permanent, 這兩項可以任意輸入有意義的字符串,加載目標類型選擇"邊線(line)",因為我們要輸入均布荷載, 荷載類型選擇"均布力"。接著用鼠標圈定整個梁,按照題目已知條件輸入均布力-8000,壓應力為負,力的載荷方向選擇Y,這樣就施加了均布載荷g_k=8kN/m。

DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 2)的圖2

DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 2)的圖3

同樣的操作步驟施加變化的均布載荷q_k=10kN/m, 不同的是左跨和右跨需要分開處理。對于左跨left_v_u=-10000,對于右跨right_v_u=-10000。同理,施加集中載荷left_v_p=-50,000和right_v_p=-50,000, 主要加載目標類型是"點"。


4.7 形狀屬性

形狀屬性的目的是把材料的幾何屬性和力學屬性連接在一起。使用"幾何->指定->形狀屬性"命令打開對話框: 選擇相應的名稱即可。

DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 2)的圖4

4.8 劃分網格

在劃分網格之前,需要定義網格屬性。很奇怪這項功能不在主菜單"網格"內,而在主菜單"幾何"下面。使用"幾何->Mesh->網格屬性"命令打開“網格屬性"對話框,目標類型選擇"邊線",播種方法選擇"分段",鼠標圈定全梁,邊線分段設置為8.

DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 2)的圖5

接著使用"幾何->Mesh->生成網格"劃分網格,這一操作不需要輸入參數。至此完成了所有的前處理工作。


4.9 分析過程

利用"分析->添加分析"產生一個新的分析,默認的名稱為Analysis1,可以修改成任意有意義的名稱,在名稱上右擊鼠標,滑動到"添加命令",在其下的列表中選擇"結構線性靜力",點擊"運行所有分析"圖標。如果模型不出錯的話,就開始運行。

DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 2)的圖6


4.10 顯示結果

一旦運行完畢,便可以在"結果"面板內檢查計算結果,包括節點和單元的應力和位移狀態。下圖所示的是節點Y方向的位移等值線圖。

DIANA---梁受力分析流程[Beam Element] (Part 2)的圖7


5 結束語

對于二維問題,DIANA的求解步驟相對簡單,需要注意其中兩個步驟,一個是材料性質,材料本構關系和輸入相應的參數值是任何有限元分析的難點;另一個幾何對象的嵌入,即"幾何->修改->Projection"命令,大多數專門的巖土工程軟件不需要進行這個步驟,軟件內部自動作了處理。

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