midas截面特性计算器专题-恒载位移过大

具体问题：

失真结果——恒载下位移值过大？

解决方法：

3D示意图	截面示意图

问题分析：

1. 由于影响恒载下位移的因素只有自重和边界条件以及截面特性。

2. 检查发现边界条件很简单无异常。

3. 考虑自重效应过大造成位移失真。自重效应实际上不太可能输入错误，因为程序只是通过左图所示方式输入自重效应。

4. 考虑截面特性的影响。

添加自重荷载	截面数据

用户模型截面输入方式：数值截面中的任意截面，通过SPC导入程序。考虑SPC导入过程中出现问题。

总体思路：

1. 钢箱梁SPC导入正确方式为：用line单元计算截面特性。

2. 很多人容易用错误的方法计算截面特性，现用我们三种方法输入截面，比较位移的计算结果，从而说明钢箱截面SPC导入中可能出现的两种常见错误。

例子1：

钢箱截面

（注：顶底板厚度：16mm，加劲肋厚度：12mm）

常见错误一：通过plane方式建立截面

spc计算截面特性图（一）

常见错误二：通过line方式建立截面（未建立closed loop）

spc计算截面特性图（二）

正确方法：通过line方式建立截面（并建立closed loop）

spc计算截面特性图（三）

位移结果比较：三种建立截面方法

位移结果对比图	截面特性对比图

结论（一）：

选择line计算截面特性值，如果没有闭合，那么结果将是数量级上的差距，一个是7次方，一个是11次方，选择plane的方式计算截面特性值，则是精确度上没有line（loop）的高；

理论基础：

根据截面形状不同，抗扭惯性矩的计算方法也不同，数据库中截面是按照经验公式计算的，spc中plane截面和所有的psc标准截面采用的是有限元积分方法，即对截面划分细密的四边形网格，利用有限元方法及Prandtl的应力函数，通过对应力函数进行积分计算抗扭惯性矩，因此Plane不仅可以用于计算厚壁截面的截面特性，也可以用于计算薄壁截面的截面特性，包括薄壁闭合截面，但是在计算Plane型薄壁截面时，程序默认的截面网格尺寸划分往往不能达到需要的精度，需要修改网格尺寸，一般可取到最薄处截面厚度的一半作为网格尺寸，但是往往达不到精度要求； 当薄壁截面的厚度很小时，用plane来计算，则计算结果与真实结果相差比较大。对于Line截面根据剪力流计算抗扭惯性矩，因此对于闭合截面必须先定义闭合曲线，然后再定义截面并计算截面特性，否则将错误地按开口截面计算抗扭惯性矩，导致抗扭惯性矩计算值远远小于实际值；

例子2：

截面特性对比图

结论（二）：

用line计算截面特性值时，剪切面积计算为0；将截面特性值通过spc导入到任意截面中，导入Line类型定义的截面时，可选择截面特性计算方法（FEM、方程），选择方程计算，则显示的截面特性值与在截面特性器里面计算的一样，同样没有剪切面积；选择FEM，则显示的截面特性值与在截面特性器里计算的有些差异，剪切面积有值；导入Plane类型定义的截面时，程序内部自动生成实体模型后以FEM的方法计算特性值。

FEM：按长度方向扩展Line类型定义的截面，生成单位长度的板单元模型，然后施加单位荷载来计算截面特性。适用于厚度稍微厚一点的情况。

方程：利用剪力流的公式计算抗扭特性，适用于计算薄板的抗扭特性。

SPC生成钢箱截面的一般步骤：

步骤1：将绘有钢箱截面的dxf文件导入SPC。

注意事项：

1.绘制钢箱截面时只需绘制各钢板中心线。

2.注意导入时单位的一致性。

步骤2.将各钢板中心线赋予实际厚度，并形成闭口截面，按住shift键，选择闭合线条。

步骤3.用line方式生成截面

步骤4：计算截面特性

步骤5：选中输出截面，并保存为sec文件。

小结;

1. 钢箱梁通过SPC导入截面时，应选用line方式建立截面。

2. 建立截面时必须进行closed loop 操作。

3. Plane方式建立薄壁钢箱时虽然可以通过调整mesh尺寸得到近似结果，但由于计算理论的差异，建议用户仍采用line方式。