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第 6 章
CivilFEM 组合

 

6.1                       CivilFEM 组合

CivilFEM 通过组合模块, 可以对结果集进行操作并将其组合,使其满足给定的目标。因此,结果组合是指在某些数据集之间进行搜索,找出一种组合;该组合遵循给定规则,并在结构的每个点满足规定的目标。

组合模块可用于解决 如下示例所示的问题:

combi

图 6.1-1

如图所示,一根具有两个支座并划分为多个单元的梁承受以下作用:

1.   一个 集中荷载 F,可作用于任一节点(且只能作用于一个节点),以及

2.   一个 均布荷载 P,可作用于所示单元中的任意单元(一个、多个、全部或一个也不作用)。

需要针对每个节点,寻找使内力达到最不利状态的作用位置;最不利状态通过某一确定准则定义,例如最大弯矩 MZ。在本例中,需要针对每个节点确定力 F 的施加位置(在哪个节点,只能一个节点) 以及均布荷载的施加位置(在哪个或哪些单元,或不施加),以获得 可能的最大 MZ,计算该值以及其他内力(FX、FY、FZ、MX 和 MY);这些内力在同一节点、相同作用配置下获得(伴随值)。

此外,集中力 F 和均布荷载 P 均可乘以可变系数,根据获得最不利内力的需要增大或减小其作用,这在规范应用中是常见做法。

组合模块可处理的其他不同类型问题示例,可参见《示例手册》。

除上述组合功能(CivilFEM 计算用于获得特定目标的组合)外,还可以获得根据已定义的组合规则生成的所有荷载状态的全部结果(命令 ~LINCMB). 本章重点介绍以目标为导向的组合计算。第 6.10 节说明执行所有可能的组合与搜索目标之间的差异。

 

6.2                       ANSYS 和 CivilFEM 中的结果组合

ANSYS 允许通过对不同结果集(Load Case)进行显式操作来实现结果组合,即用户必须定义应对哪些结果集进行操作以及采用何种方式,以获得所需结果,但始终以相同方式应用于整个模型。因此,用户可以进行如下类型的组合:

            LoadCase1 = 1.20 * LoadStep1 + 0.95 * LoadStep3

然而,在 CivilFEM 中,组合规则可以采用隐式方式定义,即指定可用于进行组合的结果集或初始工况,以及所依据的规则,但组合的执行方式应确保模型中每个节点满足某些目标或准则。可以将组合规则定义为:

            组合1 = 将以下选定的两个荷载工况相加:[ (1.20 或 0.95) *  LoadStep1,  (0.95 或 0.00) *  LoadStep2,  (0.95 或 0.75) * LoadStep3 ]

显然,前面对组合1 的定义包含 12 种可能性:

            组合1 = 1.20 * LoadStep1 + 0.95 * LoadStep2

            组合1 = 1.20 * LoadStep1 + 0.95 * LoadStep3

            组合1 = 0.95 * LoadStep2 + 0.95 * LoadStep3

            组合1 = 0.95 * LoadStep1 + 0.95 * LoadStep2

            组合1 = 0.95 * LoadStep1 + 0.95 * LoadStep3

            组合1 = 0.00 * LoadStep2 + 0.95 * LoadStep3

            组合1 = 0.95 * LoadStep2 + 0.75 * LoadStep3

            ...

            组合1 = 0.00 * LoadStep2 + 0.75 * LoadStep3

因此,除了隐式描述如何进行不同的组合之外,如果希望 CivilFEM 得到最不利组合,还必须指定用于选择不同组合的目标或准则。

该目标 consiste en buscar特定结果(内力、应力等)的极值,使程序能够在所有可能的工况组合方式中,选择出可得到每个所要求极值的组合方式。

该选择在结构的每个点独立进行,通过采用不同方式组合结果来获得规定目标。例如,如果所要求的极值之一是 SX 最大值,则该值可能在某个单元的 J 顶点处按如下方式获得:

            SX组合1 = 1.20 * SXLoadStep1 + 0.95 *SX LoadStep2

而在同一单元的 K 顶点处则为:

            SX组合1 = 0.95 * SXLoadStep1 + 0.00 *SX LoadStep2

在通过ANSYS中计算的组合中,结构某一点的 SX 值将是单个数据。然而,在 CivilFEM 中,可以为同一组合规则定义不同目标,因此在该组合规则中,SX 将具有与所设定极值或目标数量相同的不同值,每个值分别对应于该点满足相应所要求极值时 SX 的取值。除用于定义目标的结果外,CivilFEM 还会为结构的每个点提供与该结果相伴的结果。

使用 ANSYS 进行组合时,每个 Load Case 或所执行的组合都会写入一个文件作业名称.Lxxx 独立地;相反,CivilFEM 组合模块执行的所有组合规则都将 写入一个结果文件 作业名称.CMB o 作业名称.CVMB 取决于结果来自 ANSYS 结果文件 (jobname.RST) 还是 CivilFEM 结果文件 (jobname.RCV)。

要读取指定 Data 的结果 Set RST 文件中的结果,使用命令 SET ;要读取 ANSYS 计算的 Load Case 结果,使用命令 LCASE. 要读取 CivilFEM 执行的组合规则结果, 使用命令 ~CMB ~CFSET,在指向组合数据后 (参见命令 ~CMBDAT).

 

6.3                       基本术语

CivilFEM 组合模块基于用户定义的两组初始数据进行工作:

1.    “targets”,即结构各点必须达到的结果或目标极值,例如:

 TARGET1 = Máximo momento flector Z (MZ+)

 TARGET2 = Mínima tensión X (SX-)

 TARGET5 = Máximo cortante Y en valor absoluto (FY*)

 ...

2.    组合规则,即“游戏规则”,也就是程序组合不同假设以获得 TARGETS 或结果极值时所必须遵循的条件。例如:

组合1 = 将以下选定的两个荷载工况相加:[ (1.20 或 0.95) * LoadStep1,  (0.95 或 0.00) * LoadStep2,  (0.95 或 0.75) * LoadStep3]

组合2 = (1.00 或 -1.00) * 组合1

 ...

在组合过程中,程序将选择执行组合规则的方式,以便独立地在结构各点达到 targets。因此,最终得到的一组结果,是在各点以不同方式组合初始假设后获得的。

ANSYS 或 CivilFEM 后处理模块提供的所有基本结果,在组合模块中均按不同组进行分类处理。结果之间的伴随关系在这些组内建立;对于某一特定 target,其伴随结果就是同组中构成该组的其余数据。例如,BEAM 数据组包括梁单元中的力、力矩、应力和应变,即:FX, FY, FZ, MX, MY, MZ, SDIR, SBYT, SBYB, SBZT, SBZB, EPELDIR, EPELBYT, EPELBYB, EPELBZT, EPELBZB。因此,如果请求的 targets 或目标之一是最大力矩 MZ (MZ+),程序将获得 MZ 的最大值,同时获得同组中的伴随值 FX, FY, FZ, MX, MY, SDIR, SBYT, SBYB, SBZT, SBZB, EPELDIR, EPELBYT, EPELBYB, EPELBZT, EPELBZB

所有组及其数据的完整说明见第 6.5 节。

一个 target 由其所针对的数据(例如 MX)及其 TIPO(最小值, 最大值 o 绝对值 最大值) 通过命令 ~TRGDEF.

组合规则由构成它的 START STATES 或 初始假设以及可通过命令进行组合的方式 定义 ~CMBDEF, ~STSTDEF y ~STSTCFT.

 

6.4                       组合规则类型

可定义的组合规则类型 包括:

相加 [ADD]

带可变 系数相加 [ADDVC]

不兼容或互斥的 Start States [INCOMPAT]

兼容的 Start States [COMPATIB]

Start States 选项 [OPTION]

起始状态 相反状态 [OPOSED]

选择 [SELECT]

可变系数选择 [SELECTVC]

6.4.1                      相加

将所有起始状态 乘以固定系数。必须输入作为数据的系数,该系数 乘以每个起始状态。 这是经典的相加, 等同于 ANSYS 中的组合。

6.4.2                      可变系数相加

将所有初始状态 乘以可变系数。对每个 初始 状态将为其分配一个组合最大系数和一个最小系数。可用于规范组合,例如,C = gfg · G + gfq · Q.

6.4.3                      互斥或排他的初始状态

只选择一个 初始状态 最多 (一个或不选)在已定义的状态中进行选择。不 需要定义任何系数。适用于表示移动荷载,因为移动荷载可能只占据 所有可能位置中的一个位置。

6.4.4                      兼容的初始状态

可以叠加以下各项的任意子集:初始状态(无、一个、多个或全部)。无需 系数。适用于表示可能同时发生的移动荷载 (活荷载)。

6.4.5                      Start States 选项

从已定义的 Start States 中选择一个。无需 系数。适用于在不同假设之间进行选择。例如,桥墩的不同荷载工况、不同的 规范假设等。

6.4.6                      相反的 Start States

将所有 起始状态 构成组合,但分别乘以等于 +1 的最大系数或等于 -1 的最小系数。适用于可在两个相反方向任意作用的作用(风、地震等)

6.4.7                      选择

将从已定义的 Start States 中选取的固定数量的 Start States 相加。无需系数,但需要指定相加的 Start States 数量。适用于可能作用于多个 位置的移动荷载。

6.4.8                      带可变系数的选择

将固定数量的 Start States 相加,其中每个 Start State 均可分别乘以两个系数。每个 Start 状态 以及要相加的起始状态数量。 这是最通用的类型,通过退化可适用于前述任一类型, 如下表所示。

 

TIPO

系数

No 要相加的起始状态数量

最大值

最小值

ADD

C1*

C2 = C1

全部

ADDVC

C1*

C2*

全部

INCOMPAT

0

1

1

COMPATIB

0

1

全部

OPTION

1

1

1

OPOSED

1

-1

全部

SELECT

1

1

NADD*

SELECTVC

C1*

C2*

NADD*

* 所有带星号标记的数据 必须由用户通过以下命令输入~CMBDEF y ~STSTCFT.

 

6.5                       数据组

数据之间的同时性在组级别确定。 数据组是 ANSYS 或 Civil FEM 在模型的同一点获取的一组结果(ANSYS 在节点或单元顶点处,CivilFEM 在端部处)。

各组所实现的单元如下:

- 单元相关数据(由 ANSYS 获取)

1.   梁类单元组:
Link1、Beam3、Beam4、Link8、Link10、Pipe16、Pipe20、Beam23、Beam24、Beam44、 Beam54、Beam188、Beam189

2.   板类单元 组:
Shell43、Shell63 和 Shell93

3.   实体单元 组:
Plane2、Plane25、Plane42、Solid45、Solid64、Solid65、Plane82、Plane83、Solid95、 Plane145、Plane146

4.   对称轴向板组:
Shell51、Shell61

- 节点相关数据(由 ANSYS 获取)

5.   位移组

6.   反力组

- 端部相关数据(由 CivilFEM 获取)

7.   横截面组

8.   板顶点组

预设数据组和 目标 如下:

6.5.1                      梁单元的 TARGETS 组

包括梁单元中的力、 力矩、应力、变形、应力组合以及 变形组合。

表 6.5-1 梁单元

Item

分量

类型

标签

F

X

MIN

FX-

F

Y

MIN

FY-

F

Z

MIN

FZ-

M

X

MIN

MX-

M

Y

MIN

MY-

M

Z

MIN

MZ-

S

DIR

MIN

SDIR-

S

BYT

MIN

SBYT-

S

BYB

MIN

SBYB-

S

BZT

MIN

SBZT-

S

BZB

MIN

SBZB-

EPEL

DIR

MIN

EPELDIR-

EPEL

BYT

MIN

EPELBYT-

EPEL

BYB

MIN

EPELBYB-

EPEL

BZT

MIN

EPELBZT-

EPEL

BZB

MIN

EPELBZB-

COMBS

YTZT

MIN

CMSYTZT-

COMBS

YTZM

MIN

CMSYTZM-

COMBS

YTZB

MIN

CMSYTZB-

COMBS

YMZT

MIN

CMSYMZT-

COMBS

YMZM

MIN

CMSYMZM-

COMBS

YMZB

MIN

CMSYMZB-

COMBS

YBZT

MIN

CMSYBZT-

COMBS

YBZM

MIN

CMSYBZM-

COMBS

YBZB

MIN

CMSYBZB-

COMBEPEL

YTZT

MIN

CMEYTZT-

COMBEPEL

YTZM

MIN

CMEYTZM-

COMBEPEL

YTZB

MIN

CMEYTZB-

COMBEPEL

YMZT

MIN

CMEYMZT-

COMBEPEL

YMZM

MIN

CMEYMZM-

COMBEPEL

YMZB

MIN

CMEYMZB-

COMBEPEL

YBZT

MIN

CMEYBZT-

COMBEPEL

YBZM

MIN

CMEYBZM-

COMBEPEL

YBZB

MIN

CMEYBZB-

F

X

MAX

FX+

F

Y

MAX

FY+

F

Z

MAX

FZ+

M

X

MAX

MX+

M

Y

MAX

MY+

M

Z

MAX

MZ+

S

DIR

MAX

SDIR+

S

BYT

MAX

SBYT+

S

BYB

MAX

SBYB+

S

BZT

MAX

SBZT+

S

BZB

MAX

SBZB+

EPEL

DIR

MAX

EPELDIR+

EPEL

BYT

MAX

EPELBYT+

EPEL

BYB

MAX

EPELBYB+

EPEL

BZT

MAX

EPELBZT+

EPEL

BZB

MAX

EPELBZB+

COMBS

YTZT

MAX

CMSYTZT+

COMBS

YTZM

MAX

CMSYTZM+

COMBS

YTZB

MAX

CMSYTZB+

COMBS

YMZT

MAX

CMSYMZT+

COMBS

YMZM

MAX

CMSYMZM+

COMBS

YMZB

MAX

CMSYMZB+

COMBS

YBZT

MAX

CMSYBZT+

COMBS

YBZM

MAX

CMSYBZM+

COMBS

YBZB

MAX

CMSYBZB+

COMBEPEL

YTZT

MAX

CMEYTZT+

COMBEPEL

YTZM

MAX

CMEYTZM+

COMBEPEL

YTZB

MAX

CMEYTZB+

COMBEPEL

YMZT

MAX

CMEYMZT+

COMBEPEL

YMZM

MAX

CMEYMZM+

COMBEPEL

YMZB

MAX

CMEYMZB+

COMBEPEL

YBZT

MAX

CMEYBZT+

COMBEPEL

YBZM

MAX

CMEYBZM+

COMBEPEL

YBZB

MAX

CMEYBZB+

F

X

ABS

FX*

F

Y

ABS

FY*

F

Z

ABS

FZ*

M

X

ABS

MX*

M

Y

ABS

MY*

M

Z

ABS

MZ*

S

DIR

ABS

SDIR*

S

BYT

ABS

SBYT*

S

BYB

ABS

SBYB*

S

BZT

ABS

SBZT*

S

BZB

ABS

SBZB*

EPEL

DIR

ABS

EPELDIR*

EPEL

BYT

ABS

EPELBYT*

EPEL

BYB

ABS

EPELBYB*

EPEL

BZT

ABS

EPELBZT*

EPEL

BZB

ABS

EPELBZB*

COMBS

YTZT

ABS

CMSYTZT*

COMBS

YTZM

ABS

CMSYTZM*

COMBS

YTZB

ABS

CMSYTZB*

COMBS

YMZT

ABS

CMSYMZT*

COMBS

YMZM

ABS

CMSYMZM*

COMBS

YMZB

ABS

CMSYMZB*

COMBS

YBZT

ABS

CMSYBZT*

COMBS

YBZM

ABS

CMSYBZM*

COMBS

YBZB

ABS

CMSYBZB*

COMBEPEL

YTZT

ABS

CMEYTZT*

COMBEPEL

YTZM

ABS

CMEYTZM*

COMBEPEL

YTZB

ABS

CMEYTZB*

COMBEPEL

YMZT

ABS

CMEYMZT*

COMBEPEL

YMZM

ABS

CMEYMZM*

COMBEPEL

YMZB

ABS

CMEYMZB*

COMBEPEL

YBZT

ABS

CMEYBZT*

COMBEPEL

YBZM

ABS

CMEYBZM*

COMBEPEL

YBZB

ABS

CMEYBZB*

 

6.5.2                      板单元的 TARGETS 组

包括薄壳单元中的力、 力矩、应力和变形。

表 6.5-2 板单元

Item

分量

类型

标签

T

X

MIN

TX-

T

Y

MIN

TY-

T

XY

MIN

TXY-

M

X

MIN

MX-

M

Y

MIN

MY-

M

XY

MIN

MXY-

N

X

MIN

NX-

N

Y

MIN

NY-

S

XT

MIN

SXT-

S

YT

MIN

SYT-

S

ZT

MIN

SZT-

S

XYT

MIN

SXYT-

S

YZT

MIN

SYZT-

S

XZT

MIN

SXZT-

S

XB

MIN

SXB-

S

YB

MIN

SYB-

S

ZB

MIN

SZB-

S

XYB

MIN

SXYB-

S

YZB

MIN

SYZB-

S

XZB

MIN

SXZB-

EPEL

XT

MIN

EPELXT-

EPEL

YT

MIN

EPELYT-

EPEL

ZT

MIN

EPELZT-

EPEL

XYT

MIN

EPELXYT-

EPEL

YZT

MIN

EPELYZT-

EPEL

XZT

MIN

EPELXZT-

EPEL

XB

MIN

EPELXB-

EPEL

YB

MIN

EPELYB-

EPEL

ZB

MIN

EPELZB-

EPEL

XYB

MIN

EPELXYB-

EPEL

YZB

MIN

EPELYZB-

EPEL

XZB

MIN

EPELXZB-

T

X

MAX

TX+

T

Y

MAX

TY+

T

XY

MAX

TXY+

M

X

MAX

MX+

M

Y

MAX

MY+

M

XY

MAX

MXY+

N

X

MAX

NX+

N

Y

MAX

NY+

S

XT

MAX

SXT+

S

YT

MAX

SYT+

S

ZT

MAX

SZT+

S

XYT

MAX

SXYT+

S

YZT

MAX

SYZT+

S

XZT

MAX

SXZT+

S

XB

MAX

SXB+

S

YB

MAX

SYB+

S

ZB

MAX

SZB+

S

XYB

MAX

SXYB+

S

YZB

MAX

SYZB+

S

XZB

MAX

SXZB+

EPEL

XT

MAX

EPELXT+

EPEL

YT

MAX

EPELYT+

EPEL

ZT

MAX

EPELZT+

EPEL

XYT

MAX

EPELXYT+

EPEL

YZT

MAX

EPELYZT+

EPEL

XZT

MAX

EPELXZT+

EPEL

XB

MAX

EPELXB+

EPEL

YB

MAX

EPELYB+

EPEL

ZB

MAX

EPELZB+

EPEL

XYB

MAX

EPELXYB+

EPEL

YZB

MAX

EPELYZB+

EPEL

XZB

MAX

EPELXZB+

T

X

ABS

TX*

T

Y

ABS

TY*

T

XY

ABS

TXY*

M

X

ABS

MX*

M

Y

ABS

MY*

M

XY

ABS

MXY*

N

X

ABS

NX*

N

Y

ABS

NY*

S

XT

ABS

SXT*

S

YT

ABS

SYT*

S

ZT

ABS

SZT*

S

XYT

ABS

SXYT*

S

YZT

ABS

SYZT*

S

XZT

ABS

SXZT*

S

XB

ABS

SXB*

S

YB

ABS

SYB*

S

ZB

ABS

SZB*

S

XYB

ABS

SXYB*

S

YZB

ABS

SYZB*

S

XZB

ABS

SXZB*

EPEL

XT

ABS

EPELXT*

EPEL

YT

ABS

EPELYT*

EPEL

ZT

ABS

EPELZT*

EPEL

XYT

ABS

EPELXYT*

EPEL

YZT

ABS

EPELYZT*

EPEL

XZT

ABS

EPELXZT*

EPEL

XB

ABS

EPELXB*

EPEL

YB

ABS

EPELYB*

EPEL

ZB

ABS

EPELZB*

EPEL

XYB

ABS

EPELXYB*

EPEL

YZB

ABS

EPELYZB*

EPEL

XZB

ABS

EPELXZB*

6.5.3                      实体单元的 TARGETS 组

包括实体单元中的力、 2D 或 3D 应力和变形。

表 6.5-3 实体单元

Item

分量

类型

标签

S

X

MIN

SX-

S

Y

MIN

SY-

S

Z

MIN

SZ-

S

XY

MIN

SXY-

S

YZ

MIN

SYZ-

S

XZ

MIN

SXZ-

EPEL

X

MIN

EPELX-

EPEL

Y

MIN

EPELY-

EPEL

Z

MIN

EPELZ-

EPEL

XY

MIN

EPELXY-

EPEL

YZ

MIN

EPELYZ-

EPEL

XZ

MIN

EPELXZ-

S

X

MAX

SX+

S

Y

MAX

SY+

S

Z

MAX

SZ+

S

XY

MAX

SXY+

S

YZ

MAX

SYZ+

S

XZ

MAX

SXZ+

EPEL

X

MAX

EPELX+

EPEL

Y

MAX

EPELY+

EPEL

Z

MAX

EPELZ+

EPEL

XY

MAX

EPELXY+

EPEL

YZ

MAX

EPELYZ+

EPEL

XZ

MAX

EPELXZ+

S

X

ABS

SX*

S

Y

ABS

SY*

S

Z

ABS

SZ*

S

XY

ABS

SXY*

S

YZ

ABS

SYZ*

S

XZ

ABS

SXZ*

EPEL

X

ABS

EPELX*

EPEL

Y

ABS

EPELY*

EPEL

Z

ABS

EPELZ*

EPEL

XY

ABS

EPELXY*

EPEL

YZ

ABS

EPELYZ*

EPEL

XZ

ABS

EPELXZ*

6.5.4                      轴对称板单元的 TARGETS 组

包括轴对称板单元中的力、 力矩、应力和变形。

表 6.5-4 轴对称板单元

Item

分量

类型

标签

F

X

MIN

FX-

F

Y

MIN

FY-

F

Z

MIN

FZ-

M

Z

MIN

MZ-

S

MT

MIN

SMT-

S

THKT

MIN

STHKT-

S

HT

MIN

SHT-

S

MHT

MIN

SMHT-

S

MM

MIN

SMM-

S

THKM

MIN

STHKM-

S

HM

MIN

SHM-

S

MHM

MIN

SMHM-

S

MB

MIN

SMB-

S

THKB

MIN

STHKB-

S

HB

MIN

SHB-

S

MHB

MIN

SMHB-

EPEL

MT

MIN

EPELMT-

EPEL

THKT

MIN

EPELTHKT-

EPEL

HT

MIN

EPELHT-

EPEL

MHT

MIN

EPELMHT-

EPEL

MM

MIN

EPELMM-

EPEL

THKM

MIN

EPELTHKM-

EPEL

HM

MIN

EPELHM-

EPEL

MHM

MIN

EPELMHM-

EPEL

MB

MIN

EPELMB-

EPEL

THKB

MIN

EPELTHKB-

EPEL

HB

MIN

EPELHB-

EPEL

MHB

MIN

EPELMHB-

F

X

MAX

FX+

F

Y

MAX

FY+

F

Z

MAX

FZ+

M

Z

MAX

MZ+

S

MT

MAX

SMT+

S

THKT

MAX

STHKT+

S

HT

MAX

SHT+

S

MHT

MAX

SMHT+

S

MM

MAX

SMM+

S

THKM

MAX

STHKM+

S

HM

MAX

SHM+

S

MHM

MAX

SMHM+

S

MB

MAX

SMB+

S

THKB

MAX

STHKB+

S

HB

MAX

SHB+

S

MHB

MAX

SMHB+

EPEL

MT

MAX

EPELMT+

EPEL

THKT

MAX

EPELTHKT+

EPEL

HT

MAX

EPELHT+

EPEL

MHT

MAX

EPELMHT+

EPEL

MM

MAX

EPELMM+

EPEL

THKM

MAX

EPELTHKM+

EPEL

HM

MAX

EPELHM+

EPEL

MHM

MAX

EPELMHM+

EPEL

MB

MAX

EPELMB+

EPEL

THKB

MAX

EPELTHKB+

EPEL

HB

MAX

EPELHB+

EPEL

MHB

MAX

EPELMHB+

F

X

ABS

FX*

F

Y

ABS

FY*

F

Z

ABS

FZ*

M

Z

ABS

MZ*

S

MT

ABS

SMT*

S

THKT

ABS

STHKT*

S

HT

ABS

SHT*

S

MHT

ABS

SMHT*

S

MM

ABS

SMM*

S

THKM

ABS

STHKM*

S

HM

ABS

SHM*

S

MHM

ABS

SMHM*

S

MB

ABS

SMB*

S

THKB

ABS

STHKB*

S

HB

ABS

SHB*

S

MHB

ABS

SMHB*

EPEL

MT

ABS

EPELMT*

EPEL

THKT

ABS

EPELTHKT*

EPEL

HT

ABS

EPELHT*

EPEL

MHT

ABS

EPELMHT*

EPEL

MM

ABS

EPELMM*

EPEL

THKM

ABS

EPELTHKM*

EPEL

HM

ABS

EPELHM*

EPEL

MHM

ABS

EPELMHM*

EPEL

MB

ABS

EPELMB*

EPEL

THKB

ABS

EPELTHKB*

EPEL

HB

ABS

EPELHB*

EPEL

MHB

ABS

EPELMHB*

6.5.5                      位移的 TARGETS 组

包括节点位移和转角。

表 6.5-5 位移

Item

分量

类型

标签

U

X

MIN

UX-

U

Y

MIN

UY-

U

Z

MIN

UZ-

ROT

X

MIN

ROTX-

ROT

Y

MIN

ROTY-

ROT

Z

MIN

ROTZ-

U

X

MAX

UX+

U

Y

MAX

UY+

U

Z

MAX

UZ+

ROT

X

MAX

ROTX+

ROT

Y

MAX

ROTY+

ROT

Z

MAX

ROTZ+

U

X

ABS

UX*

U

Y

ABS

UY*

U

Z

ABS

UZ*

ROT

X

ABS

ROTX*

ROT

Y

ABS

ROTY*

ROT

Z

ABS

ROTZ*

6.5.6                      用于反力的 TARGETS 组

包括作为节点反力的力和力矩。

表 6.5-5 反力

Item

分量

类型

标签

F

X

MIN

FX-

F

Y

MIN

FY-

F

Z

MIN

FZ-

M

X

MIN

MX-

M

Y

MIN

MY-

M

Z

MIN

MZ-

F

X

MAX

FX+

F

Y

MAX

FY+

F

Z

MAX

FZ+

M

X

MAX

MX+

M

Y

MAX

MY+

M

Z

MAX

MZ+

F

X

ABS

FX*

F

Y

ABS

FY*

F

Z

ABS

FZ*

M

X

ABS

MX*

M

Y

ABS

MY*

M

Z

ABS

MZ*

6.5.7                      用于横截面的 TARGETS 组

包括由 CivilFEM 计算并记录在 CivilFEM 结果文件 (*.RCV) 中的截面各点的力、 力矩、应力和变形。

由于横截面上的点数可变且可能无限增加,因此 targets 的数量受到限制:与力和力矩相关的 6 个 targets、与应力相关的 14 个 targets,以及另外 14 个与变形相关的 targets。在后两种情况下,target 指的是用户确定的某个点及该点应力或变形的一个分量(参见命令 ~TRGUPT).

但是,对于截面上力和力矩的所有组成数据,以及截面所有点的应力和变形的所有分量,均建立同时性。

用户可以定义的应力点或应变点集合在下表中表示为 PT1、PT2 … PTn。

表 6.5-7 横截面

Item

分量

类型

标签

F

X

MIN

FX-

F

Y

MIN

FY-

F

Z

MIN

FZ-

M

X

MIN

MX-

M

Y

MIN

MY-

M

Z

MIN

MZ-

SS

PT1

MIN

SSPT1-

SS

PT2

MIN

SSPT2-

SS

PT3

MIN

SSPT3-

SS

PT4

MIN

SSPT4-

SS

PT5

MIN

SSPT5-

SS

PT6

MIN

SSPT6-

SS

PT7

MIN

SSPT7-

SS

PT8

MIN

SSPT8-

SS

PT9

MIN

SSPT9-

SS

PT10

MIN

SSPT10-

SS

PT11

MIN

SSPT11-

SS

PT12

MIN

SSPT12-

SS

PT13

MIN

SSPT13-

SS

PT14

MIN

SSPT14-

EP

PT1

MIN

EPPT1-

EP

PT2

MIN

EPPT2-

EP

PT3

MIN

EPPT3-

EP

PT4

MIN

EPPT4-

EP

PT5

MIN

EPPT5-

EP

PT6

MIN

EPPT6-

EP

PT7

MIN

EPPT7-

EP

PT8

MIN

EPPT8-

EP

PT9

MIN

EPPT9-

EP

PT10

MIN

EPPT10-

EP

PT11

MIN

EPPT11-

EP

PT12

MIN

EPPT12-

EP

PT13

MIN

EPPT13-

EP

PT14

MIN

EPPT14-

F

X

MAX

FX+

F

Y

MAX

FY+

F

Z

MAX

FZ+

M

X

MAX

MX+

M

Y

MAX

MY+

M

Z

MAX

MZ+

SS

PT1

MAX

SSPT1+

SS

PT2

MAX

SSPT2+

SS

PT3

MAX

SSPT3+

SS

PT4

MAX

SSPT4+

SS

PT5

MAX

SSPT5+

SS

PT6

MAX

SSPT6+

SS

PT7

MAX

SSPT7+

SS

PT8

MAX

SSPT8+

SS

PT9

MAX

SSPT9+

SS

PT10

MAX

SSPT10+

SS

PT11

MAX

SSPT11+

SS

PT12

MAX

SSP12+

SS

PT13

MAX

SSPT13+

SS

PT14

MAX

SSPT14+

EP

PT1

MAX

EPT1+

EP

PT2

MAX

EPT2+

EP

PT3

MAX

EPT3+

EP

PT4

MAX

EPT4+

EP

PT5

MAX

EPPT5+

EP

PT6

MAX

EPPT6+

EP

PT7

MAX

EPPT7+

EP

PT8

MAX

EPPT8+

EP

PT9

MAX

EPPT9+

EP

PT10

MAX

EPPT10+

EP

PT11

MAX

EPPT11+

EP

PT12

MAX

EPPT12+

EP

PT13

MAX

EPPT13+

EP

PT14

MAX

EPPT14+

F

X

ABS

FX*

F

Y

ABS

FY*

F

Z

ABS

FZ*

M

X

ABS

MX*

M

Y

ABS

MY*

M

Z

ABS

MZ*

SS

PT1

ABS

SSPT1*

SS

PT2

ABS

SSPT2*

SS

PT3

ABS

SSPT3*

SS

PT4

ABS

SSPT4*

SS

PT5

ABS

SSPT5*

SS

PT6

ABS

SSPT6*

SS

PT7

ABS

SSPT7*

SS

PT8

ABS

SSPT8*

SS

PT9

ABS

SSPT9*

SS

PT10

ABS

SSPT10*

SS

PT11

ABS

SSPT11*

SS

PT12

ABS

SSP12*

SS

PT13

ABS

SSPT13*

SS

PT14

ABS

SSPT14*

EP

PT1

ABS

EPT1*

EP

PT2

ABS

EPT2*

EP

PT3

ABS

EPT3*

EP

PT4

ABS

EPT4*

EP

PT5

ABS

EPPT5*

EP

PT6

ABS

EPPT6*

EP

PT7

ABS

EPPT7*

EP

PT8

ABS

EPPT8*

EP

PT9

ABS

EPPT9*

EP

PT10

ABS

EPPT10*

EP

PT11

ABS

EPPT11*

EP

PT12

ABS

EPPT12*

EP

PT13

ABS

EPPT13*

EP

PT14

ABS

EPPT14*

6.5.8                      板顶点的 TARGETS 组

包括 CivilFEM 在板顶点处计算并记录在 CivilFEM 结果文件 (*.RCV) 中的力、 力矩、应力和变形。

表 6.5-8 板类单元

Item

组件

类型

标签

T

X

MIN

TX-

T

Y

MIN

TY-

T

XY

MIN

TXY-

M

X

MIN

MX-

M

Y

MIN

MY-

M

XY

MIN

MXY-

N

X

MIN

NX-

N

Y

MIN

NY-

S

XT

MIN

SXT-

S

YT

MIN

SYT-

S

ZT

MIN

SZT-

S

XYT

MIN

SXYT-

S

YZT

MIN

SYZT-

S

XZT

MIN

SXZT-

S

XB

MIN

SXB-

S

YB

MIN

SYB-

S

ZB

MIN

SZB-

S

XYB

MIN

SXYB-

S

YZB

MIN

SYZB-

S

XZB

MIN

SXZB-

EPEL

XT

MIN

EPELXT-

EPEL

YT

MIN

EPELYT-

EPEL

ZT

MIN

EPELZT-

EPEL

XYT

MIN

EPELXYT-

EPEL

YZT

MIN

EPELYZT-

EPEL

XZT

MIN

EPELXZT-

EPEL

XB

MIN

EPELXB-

EPEL

YB

MIN

EPELYB-

EPEL

ZB

MIN

EPELZB-

EPEL

XYB

MIN

EPELXYB-

EPEL

YZB

MIN

EPELYZB-

EPEL

XZB

MIN

EPELXZB-

T

X

MAX

TX+

T

Y

MAX

TY+

T

XY

MAX

TXY+

M

X

MAX

MX+

M

Y

MAX

MY+

M

XY

MAX

MXY+

N

X

MAX

NX+

N

Y

MAX

NY+

S

XT

MAX

SXT+

S

YT

MAX

SYT+

S

ZT

MAX

SZT+

S

XYT

MAX

SXYT+

S

YZT

MAX

SYZT+

S

XZT

MAX

SXZT+

S

XB

MAX

SXB+

S

YB

MAX

SYB+

S

ZB

MAX

SZB+

S

XYB

MAX

SXYB+

S

YZB

MAX

SYZB+

S

XZB

MAX

SXZB+

EPEL

XT

MAX

EPELXT+

EPEL

YT

MAX

EPELYT+

EPEL

ZT

MAX

EPELZT+

EPEL

XYT

MAX

EPELXYT+

EPEL

YZT

MAX

EPELYZT+

EPEL

XZT

MAX

EPELXZT+

EPEL

XB

MAX

EPELXB+

EPEL

YB

MAX

EPELYB+

EPEL

ZB

MAX

EPELZB+

EPEL

XYB

MAX

EPELXYB+

EPEL

YZB

MAX

EPELYZB+

EPEL

XZB

MAX

EPELXZB+

T

X

ABS

TX*

T

Y

ABS

TY*

T

XY

ABS

TXY*

M

X

ABS

MX*

M

Y

ABS

MY*

M

XY

ABS

MXY*

N

X

ABS

NX*

N

Y

ABS

NY*

S

XT

ABS

SXT*

S

YT

ABS

SYT*

S

ZT

ABS

SZT*

S

XYT

ABS

SXYT*

S

YZT

ABS

SYZT*

S

XZT

ABS

SXZT*

S

XB

ABS

SXB*

S

YB

ABS

SYB*

S

ZB

ABS

SZB*

S

XYB

ABS

SXYB*

S

YZB

ABS

SYZB*

S

XZB

ABS

SXZB*

EPEL

XT

ABS

EPELXT*

EPEL

YT

ABS

EPELYT*

EPEL

ZT

ABS

EPELZT*

EPEL

XYT

ABS

EPELXYT*

EPEL

YZT

ABS

EPELYZT*

EPEL

XZT

ABS

EPELXZT*

EPEL

XB

ABS

EPELXB*

EPEL

YB

ABS

EPELYB*

EPEL

ZB

ABS

EPELZB*

EPEL

XYB

ABS

EPELXYB*

EPEL

YZB

ABS

EPELYZB*

EPEL

XZB

ABS

EPELXZB*

6.6                       包络

记录在 CivilFEM 结果文件中的数据 存储在两类数据块中:内力、应力和变形数据块,以及备选方案数据块。

内力、应力和变形数据块 与 ANSYS 的 DataSet 相关联,并在求解过程中获取和记录。这些数据块的内容 彼此相似,其结构始终相同。

备选方案数据块彼此不同,因为其内容会根据生成该备选方案的过程(验算、 设计等)而发生较大变化。这些数据在后处理中获取,并以相应数据块中的内力、应力和 变形作为输入数据。每个内力和应力数据块都可以生成一个或多个备选方案数据块(应用 不同类型的验算或选项)。

 

组合模块的工具仅适用于 与 ANSYS 的 DataSet 相关联的应力、内力和变形数据块。

 

针对备选方案数据块,开发了 包络工具 该工具包含在 RCV 文件生成与 处理模块中,可将另一个备选方案生成为先前获得的其他备选方案的包络,前提是这些备选方案 具有同质性,即通过对同一模型,或同一模型的同一选择,应用相同规范和相同过程获得。生成的 备选方案与之前的备选方案具有同质性,具有类似的标识,并且适用完全相同的读取、绘图和显示命令。

考虑三种包络类型:

  • 最大值包络
  • 最小值包络
  • 绝对最大值包络。

对于作为初始状态采用的多个替代方案,其包络是指从所有初始替代方案中针对每个数据取得的最大值、最小值或绝对值最大的值的集合(具体取决于包络类型)。

 

6.7                       模型和荷载层面的同时作用

我们可以了解组合中用于乘以起始状态的系数,以及其中哪些系数可用于获取结构指定节点处的 TARGET。命令~CMBINQ显示应用于构成该组合的每个初始假设的系数列表;此外,如果其中一个假设是嵌套组合,还可以了解应用于其初始假设的系数。

此命令可获取该 target 自身的组合结果,以及其所属组中任一伴随值的组合结果。

可构建满足所请求组合规则要求的荷载状态。为此,将计算以下各项的系数:起始状态,它们构成指定 target 的组合规则。同样,还将计算所有作为起始状态所请求组合的荷载。

所请求组合规则对应的整个模型级伴随荷载状态将加载到 ANSYS 和 CivilFEM 数据库中。除非通过命令指定新的 Data Set,否则该荷载状态的结果将一直可用~CFSET ,或使用命令 ~CMBDAT。使用命令所得的结果~CMBINQ 不能用于按照规范进行验算和设计操作。

6.8                       关于 Beam188 和 Beam189 单元的说明

要使用命令表示杆件和梁结构的变形图,PLDISPPLNSOL,U ANSYS 当然以所有类型梁和杆件中均可获得的节点位移为基础,并表示线性结构及其变形。

如果使用 /ESHAPE, 1 选项(绘制横截面形状),ANSYS 会将线性单元转换为具有矩形截面的单元,矩形截面的尺寸取自实常数。除 BEAM188 和 BEAM189 单元外,该截面沿整个单元保持不变;对于这两种单元,ANSYS 还具有截面形状、网格划分、网格顶点变形等附加信息。借助这些附加信息,ANSYS 可以计算并表示这两种单元在每个节点处的单元变形形状以及截面变形形状。

ANSYS 将节点位移和截面变形信息保存于结果文件(file.RST)中。

进行 CivilFEM 组合时,会生成一个与 ANSYS 的 file.RST 格式相同的文件(file.CMB),因此 ANSYS 会将其识别为 file.RST,并从中获取后处理所需的信息,包括变形图表示。

由于 CivilFEM 在进行组合时按组确定伴随关系,因此在以位移目标进行组合时,会将其他位移和转角作为伴随数据进行评估,但不会评估截面变形,而是将其置为零。

因此,对于包含 BEAM188 或 BEAM189 单元的结构,如果在 /ESHAPE,1 选项下使用 PLDISP 和 PLNSOL,U 命令,并将其应用于组合荷载状态(即 .CMB 文件)和位移目标,则图形表示不正确。不过,位移列表输出是正确的。

要正确表示图形,必须使用选项 /ESHAPE,0.

 

6.9                       带预应力钢束的荷载状态组合

如果需要进行包含预应力筋的荷载状态组合,则应查阅预应力混凝土高级模块的相应章节,以考虑其中所述的注意事项。

 

6.10                 获取所有可能的荷载状态

在某些情况下,获取组合规则生成的所有荷载状态可能很有用。为此,应执行以下步骤:

  • 定义组合规则。如第 6.4 章所述。
  • 使用命令进行组合 ~LINCMB.
  • 检查结果并进行后处理。

荷载状态通过线性组合以下荷载步(按照组合规则中的定义)以及所需系数获得。

这些新的荷载状态将存储在 RCV 和 RST 文件中(不会创建 CMB 或 CVMB 文件),位于以下荷载 步 初始状态。要对这些荷载状态进行后处理,必须先读取它们,读取方式与读取一个荷载步 普通荷载步(命令 ~CFSET).

可以使用命令获取所有生成的荷载状态列表~LINLST. 此列表 提供荷载状态所依据的组合规则、初始状态以及生成该荷载状态所采用的系数等信息 (仅当已创建 RCV 文件时可用)。

 

注:

请务必注意,荷载组合可能生成数量非常多的荷载状态。

对于移动车辆产生的荷载或任意面荷载,不建议计算所有可能的荷载状态。例如,对于某荷载的 18 个可能位置,采用 COMPATIBLE 类型的组合将转化为 218 = 262144 个不同的荷载状态。

如前几节所述,如果定义的组合最终可能生成大量荷载状态,则采用 TARGETS 的组合更为合适,尤其适用于移动车辆和任意面荷载的情况。

 

6.11                 根据规范自动生成组合

CivilFEM 提供了一个简单而强大的实用工具,用于根据以下规范获取承载能力极限状态(ELU)和正常使用极限状态(ELS)所需的所有作用组合:

·         欧洲规范

·         ASCE 7-05

·         ASCE 7-10

在求解所有 load steps 后(强烈建议为每个 load step 设置标题,以便识别每个 data set),用户可以使用以下窗口:规范组合
主菜单 > CIVIL 后处理器 > 规范组合

进入该窗口后,用户可以根据所选规范生成所有 组合。

查看命令帮助 ~CCMB.

 

6.11.1                  根据欧洲规范的组合

如果选择了 欧洲规范 作为左下角的活动规范,则可以生成根据欧洲规范确定的作用组合,其中包括同时系数:

·         ELU: 永久、持续或暂态工况; 偶然工况和地震工况。

·         ELS: 特征组合、偶然组合或罕遇组合;频遇组合和准永久组合。

在“荷载”选项卡中输入作用,其 相应系数可编辑 γ, ψ(有利/不利作用的分项系数和同时性系数)。可根据需要添加任意数量的荷载。

 

 

作用之间可能存在不相容性:

1.    当两种荷载不可能同时出现在任何一个组合中时,二者 彼此不相容。

2.    当主导荷载与另一伴随荷载不可能同时出现在任何一个组合中时,二者 不相容。

同样,也可以定义作用之间的伴随关系。属于同一荷载组的所有荷载将在组合中 同时出现,并且同时作为主导荷载或伴随荷载。

 

 

定义荷载及其相互不相容性后,即可计算组合。在本节中,可以选择希望程序执行的组合类型(ELU 和 ELS)。

 

 

可以使用按钮预先生成组合 生成预览.

程序会提示,可能生成大量 组合,并且 CivilFEM 和计算机都可能消耗额外资源。

CivilFEM 将在结果文件(RST 和 RCV)中创建组合(及其相应的 新 load steps)。

 

 

可以将组合列表导出为 word 文件。

还可以将窗口中设置的作用配置保存到 文件中。

同样,用户可以获得在脚本中生成的 APDL 命令行,以实现 在窗口中完成的操作。

 

6.11.2                  按 ASCE 生成组合

如果选择 ASCE 标准生成 荷载组合,则该过程可简化为两组:

1.    按 强度设计(Strength Design)。

2.    按 容许应力设计(Allowable Stress Design)。

荷载的选择方式与欧洲规范相同, 但此处通过下拉菜单选择荷载类型:Dead、Live、Roof Live、Wind、Seismic、Rain、Snow。

 

 

在这种情况下,荷载系数会自动定义在基本组合中,如 “组合”选项卡中所示组合.

可以选择使用 Strength Design 和/或 Allowable Stress Design 生成组合。

 

 

可以将组合列表导出为 word 文件。

还可以将窗口中设置的作用配置保存到文件中。

同样,用户可以获取将在脚本中生成的 APDL 命令行,以实现窗口中的操作。