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MIDAS单元小结。。。
前段时间，在建模过程中。结合MIDAS帮助说明，对MIDAS中的几种不同单元的特性以及使用范围进行了小结：
梁单元：
1.一般梁/变截面梁单元一般用于杆系构件或变截面(如楔形变截面)构件上，也可以作为连接自由度不同的两种单元的连接构件,比如刚臂的模拟。
2.MIDAS中的梁单元具有六个自由度，并默认计算剪切变形。当用户不想考虑剪切变形时，可将截面特性值的剪切面积设为零。梁单元以铁摩辛柯的梁理论(垂直于中和轴的截面，在变形后保持平面形状，但不一定要继续垂直于中和轴)为基础，分析时考虑剪切变形。
3.当截面尺寸与构件长度的比大于1/5时(深梁)，轴向的剪切变形的影响将显著增加，这种情况推荐用户使用板单元建模并划分较详细的网格。
4.梁单元截面特性值中的扭转刚度(torsional resistance)与截面的极惯性矩(polar moment of inertia)是不同的(圆形截面时，两个值相等)。扭转刚度一般由实验确定，当扭转变形较大时，应给予注意。（疑问：是不是疑问着在MIDAS梁单元建模里，只能考虑自由扭转，而考虑不了约束扭转跟畸变所产生的效应，那么假如要考虑是仅仅对扭转刚度进行修正就足够了吗？）
5.梁单元(或桁架单元)被理想化为线单元，截面的特性值均以中和轴为基准，因此程序不能自动考虑梁单元连接的刚域效果(梁柱节点)以及中和轴不同引起的效果。当需要考虑梁单元连接的刚域效果(梁柱节点)以及中和轴不同引起的效果时，需要利用梁端偏心功能或几何约束条件(在主菜单中选择模型>边界条件>刚域效果)。（疑问：那么这条我的理解是不是只要中性轴不在同一条直线上的话那么连接就必须采用刚域效果，那么假若那种带挂梁的T形刚构桥中的挂梁部分跟主梁之间的连接是不是也得用一个释放旋转自由度的刚性连接联系起来，而不能用共节点释放梁端自由度呢？）
6.当在一个节点释放多个杆件的端部约束时，注意可能会发生奇异现象。当不可避免地发生这种情况时，需要在相应自由度方向加一具有微小刚度的弹性连接单元或弹性约束。（疑问：是不是意味着梁与梁之间铰接的模拟不能采取之间梁梁相交然后释放多根梁端约束的形式，而采用一个微小刚度的弹性连接处理，那么这个弹性连接应该会引起梁长度上以及自重上的损失吧，虽然比较微小，可是假如在梁不长的桁架结构里是不是也不能完全忽视呢？）
7.当节点自由度不同的单元连接在一点时，使用刚性梁单元会更有效地避免发生奇异。输入刚性梁单元时，可以将其刚度相对提高，一般可以比相连接的其它单元刚度高10e5～10e8倍。（疑问：此处的节点自由度不同是指的约束自由的个数不同呢？或者也包括了自由读方向的不同呢？）
8.多个梁单元在一点铰接时，为了避免发生奇异，其中一个梁单元不释放梁端约束，其它梁单元释放梁端约束。
9.梁与板单元的连接模拟。因为板单元没有垂直于单元方向的旋转自由度，所以即使梁单元与板单元之间连接起来，也不能传递给梁单元以绕垂直于板单元方向的弯矩，其结果相当于铰接。为了正确模拟连接，使用辅助的刚性梁。辅助刚性梁与现有梁单元的连接不必释放约束，将其与板单元的连接端释放所有旋转自由度和轴向约束。（疑问：此处辅助刚性梁的作用我认为就是把板单元的变形效应传递给辅助梁，可是为什么辅助梁跟板单元之间要释放所有的旋转自由度跟轴向约束呢？）
板单元：
厚板单元与薄板单元的差别为厚板单元考虑剪切变形。在MIDAS中提供了六自由度的板单元，六自由度的板单元在平面内的旋转刚度受单元细分程度的影响较大，使用时应尽量细分。板单元可以使用于面内受拉压及面外受弯的压力容器、护壁、桥梁板等模型中。（疑问：板单元应该是没有垂直于板为轴的旋转自由度也就是Mz，可是这个地方MIDAS说明竟然说有六个自由度，大家认为有没有点问题）
平面应力单元：
可以使用于受拉或受压的膜单元或只能受平面方向荷载的结构上。可以承受垂直于单元边界的荷载。具有三角形和四边形单元，具有平面内抗拉、抗压和剪切强度。
平面应变单元：
一般使用于象大坝、隧道那样维持一定的截面而长度很长的结构模型中。平面应变单元不能和其它类型的单元混合使用。平面应变单元可以承受垂直于单元边界的荷载。因为平面应变单元只能发生平面内变形，所以只能用于线性静力分析，不存在平面外变形。由泊松比可以计算出平面外应力。平面应变单元具有三角形和四边形单元，不仅具有平面内抗拉、抗压和剪切强度，而且具有平面外抗拉和抗压强度。
轴对称单元：
轴对称单元一般使用于形状、材料、荷载等沿一定的轴对称的结构中，如管道、压力容器、水箱、料仓等。轴对称单元不能和其它类型的单元混合使用。
桁架单元、只受拉单元以及只受压单元：
一般用于空间网架、索结构、支撑等只承受轴向力的构件和对接触面的模拟上。桁架单元、只受拉单元以及只受压单元没有旋转方向的刚度，其两端节点没有旋转方向的自由度。没有旋转方向自由度的单元之间连接时，程序分析过程中将发生奇异现象(Singular Error)。当模型有这种非正常连接时，MIDAS在程序内部自动约束相应节点的旋转自由度，从而防止因分析时发生奇异而退出计算的情况发生。桁架单元、只受拉单元以及只受压单元等没有旋转方向的刚度的单元与具有旋转方向刚度的单元(如梁单元)连接时，程序无需在内部做调整，也不会发生奇异现象。
实体单元：
一般用于实体结构中，实体单元的形状有楔形、三角棱柱体和六面体。实体单元一般用于实体结构中，实体单元的形状有楔形、三角棱柱体和六面体。实体单元没有旋转刚度，即在其节点位置没有旋转自由度。没有旋转自由度的不同单元之间相互连接时，在连接节点位置会发生奇异。此时在MIDAS中，程序内部会自动约束旋转自由度，从而避免了奇异的发生。另外，当实体单元和具有旋转自由度的梁单元或板单元连接时，可以使用刚性连接(主节点、从属节点)或使用刚性辅助梁，从而保证旋转自由度的连续性。（原理同板单元）
以上只是结合帮助说明做的一部分小结性的工作。。。但是理论还需要实践来补充，希望大家能够也说自己所做的项目中选择的单元类型，以及在单元连接处理上所碰到的问题以及心得。。。多多讨论，共同提高。。。
[ 本帖最后由 wentao8401 于 2007-6-7 12:17 编辑 ] | 
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