MSC.Marc是功能齊全的高級非線性有限元軟件的求解器，體現(xiàn)了30年來有限元分析的理論方法和軟件實踐的完美結(jié)合。它具有極強(qiáng)的結(jié)構(gòu)分析能力。它提供了豐富的結(jié)構(gòu)單元、連續(xù)單元和特殊單元的單元庫，幾乎每種單元都具有處理大變形幾何非線性,材料非線性和包括接觸在內(nèi)的邊界條件非線性以及組合的高度非線性的超強(qiáng)能力。

SimC智囊團(tuán)成員使用的2005r2版本更是GUI設(shè)計良好，操作簡單易上手。分析有限元模型的同時，可以打開office、MATLAB等軟件進(jìn)行辦公，絲毫不像ANSYS，ABAQUS，跑模型的同時也霸占了整個電腦資源。最最重要的是，收斂性非常的好，混凝土本構(gòu)下降段的計算不在話下，使得非線性分析的計算效率大大提高。

SimC希望通過幾個簡單的有限元分析模型，拋磚引玉，為推廣Marc在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用做出一點貢獻(xiàn)。主要涉及：結(jié)構(gòu)靜力彈塑性分析，動力學(xué)分析（地震作用、移動荷載等），接觸分析，大變形，預(yù)應(yīng)力、屈曲分析、熱分析（火災(zāi)分析、焊接）。模型主要來源于SimC有問必答群里的交流提問，下面將介紹如何在Marc里實現(xiàn)梁梁接觸。

一、前處理

1.有限元建模及邊界條件

如圖1所示，建立兩根長度分別為2米的十字交叉梁，高度差0.1米。梁的幾何屬性參數(shù)分別為梁截面面積，慣性矩、局部坐標(biāo)系方向以及接觸半徑，這里選擇52號梁單元，即歐拉梁單元。梁寬、高分別為0.2、0.5米，局部X軸沿整體坐標(biāo)系的Z方向。

不考慮材料的彈 塑性和損傷開裂，為每根梁賦予3E10的彈性模型和0.2的泊松比。

其次，定義三類邊界條件，包括梁的支座條件及加載條件。為了后處理中能夠看出整個加載過程同時也便于收斂，這里選擇控制位移加載，并逐步增加到設(shè)定的目標(biāo)位移值0.2米。

1、有限元模型

1.接觸定義

根據(jù)常識可知，在向下的強(qiáng)制位移荷載作用下，發(fā)生接觸的部位僅可能是中間兩個單元。于是，分別定義cbody1和cbody2，當(dāng)兩接觸體之間的距離小于設(shè)定的接觸半徑時，梁單元之間發(fā)生相互作用。

二、工況及作業(yè)定義

1.荷載工況

如圖2所示，本例不考慮動力積分效應(yīng)，因此選用靜力分析工況?？倳r間設(shè)為1，分為200時間子步。選擇load，contact，意味著選中定義的邊界條件和接觸體。其余三項里面可以設(shè)置，求解方法，收斂準(zhǔn)則，這里采用默認(rèn)設(shè)置。也可以在loadcase result中設(shè)置輸出步長間隔值，操作十分方便。

2、荷載工況定義

2.作業(yè)提交

作業(yè)提交時，需要指定梁單元類型，并在高級接觸控制中打開梁梁接觸，同時可以設(shè)置單元輸出項和選定分析類型。當(dāng)退出號為3004時，代表分析求解成功。

三、后處理

1.荷載位移曲線

退出號為3004，代表求解正確。為了進(jìn)一步驗證模型，可以選擇加載點的位移與反力，畫出荷載位移曲線，如圖3所示。

3、荷載位移曲線

接觸前，只有一根梁起到抵抗荷載的作用，當(dāng)位移進(jìn)一步增大，兩根梁相互接觸后，剛度變?yōu)樵瓉淼?倍，證明了模型的正確性。

2.位移圖

為了更加直觀的說明問題，這里給出變形的時間歷程圖，如圖4所示。

原創(chuàng)：SimC結(jié)構(gòu)工作室

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