MDA StudentBook Day 1

Trung tâm Công nghệ CAD/CAM 1 Bộ môn Tự động hóa Thiết kế cầu đường

Website: http://www.cadcamvn.com http://www.tdhcd.net

ỨNG DỤNG MIDAS/CIVIL TRONG PHÂN TÍCH KẾT CẤU TỐNG QUÁT – Buổi học 1

Phần I: Dự án 1_1 - Làm quen với MIDAS

1. Yêu cầu chung

Thực hiện điều khiển, tùy biến các thành phần giao diện của MIDAS.

Thực hiện các thao tác quan sát, lựa chọn các đối tượng trên MIDAS.

2. Yêu cầu chi tiết

2.1. Số liệu

Các thao tác được thực hiện với dự án có sẵn với đường dẫn:

“C:\Program Files\MIDAS\MIDAS Civil\Tutorial\Tut4.mcb”

2.2. Yêu cầu

Điều khiển các thành phần giao diện của MIDAS.

o Đóng Treemenu, cửa sổ Message và các thanh công cụ: Selection, Zoom/ Pan, View

Point, Dynamic View.

o Bật lại các đối tượng giao diện đã đóng ở trên.

Tìm hiểu và thống kê thông tin về mô hình trong dự án hiện tại.

o Thống kê số lượng nút, số lượng phần tử trong mô hình của dự án.

o Thống kê số lượng vật liệu, tên của các vật liệu; số lượng mặt cắt, tên các mặt cắt trong dự án.

Thực hiện quan sát mô hình.

o Hiển thị các hình chiếu của kết cấu (hình chiếu bằng, hình chiếu đứng, hình chiếu cạnh) và mô

hình kết cấu dạng không gian.

o Hiển thị mô hình với chỉ số nút và phần tử.

o Hiển thị mô hình ở dạng phối cảnh.

o Phóng to bộ phận liên kết ngang phía trên vòm để quan sát.

o Phóng to bộ phận chân vòm bên trái để quan sát.

Lựa chọn, hiển thị và ẩn các bộ phận của kết cấu.

o Lựa chọn và chỉ hiển thị các bộ phận thuộc phía dưới của kết cấu: dầm dọc, dầm ngang và liên

kết ngang phía dưới vòm.

o Lựa chọn và chỉ hiện thị các bộ phận thuộc phần vòm phía trên.

o Lựa chọn và ẩn các thanh treo của vòm.




3. Kết quả của dự án

3.1. Điều khiển các thành phần của giao diện

Các cửa sổ: 1-TreeMenu, 2-Message Window.

Các thanh công cụ: 3-Selection, 4-Zoom/ Pan, 5-View Point, 6-Dynamic View.

3.2. Thống kê thông tin trong mô hình

Với dự án theo đường dẫn đã cho, mô hình được hiển thị như sau:




Số lượng nút trong mô hình: 56, số lượng phần tử trong mô hình: 132.

Số lượng vật liệu trong mô hình: 2, bao gồm: A36, A572-50.

Số lượng mặt cắt trong mô hình: 6 dạng mặt cắt, bao gồm các mặt cắt như hình dưới đây:

3.3. Quan sát mô hình

Hình chiếu bằng của kết cấu.

Hình chiếu đứng của kết cấu.

Hình chiếu cạnh của kết cấu.




Mô hình hiển thị dạng không gian.

Mô hình kết cấu được hiển thị với các chỉ số nút và phần tử.

Mô hình kết cấu được hiển thị dạng phối cảnh.

Hình ảnh phần liên kết ngang phía trên vòm được phóng to.




Hình ảnh phần chân vòm bên trái được phóng to.

3.4. Lựa chọn và ẩn các bộ phận của kết cấu

Hiển thị mô hình chỉ gồm phần dầm dọc, dầm ngang và liên kết ngang phía dưới vòm.

Hiển thị mô hình chỉ gồm phần vòm phía trên.




Mô hình được hiển thị với việc ẩn đi các thanh treo.

4. Trình tự thực hiện dự án

Mở dự án bằng cách chọn menu File Open Project…

Chọn dự án theo đường dẫn đã cho:

“C:\Program Files\MIDAS\MIDAS Civil\Tutorial\Tut4.mcb”

4.1. Điều khiển các thành phần của giao diện

(Video files: Prj 1_1_1 Dieu khien giao dien.avi)

Ẩn cửa sổ TreeMenu và cửa sổ thông điệp (Message Window): lựa chọn nút Close (x) trên các cửa

sổ này.

Ẩn các thanh công cụ (Toolbar): dùng chuột trái kéo thả các thanh công cụ cần quan tâm thành những

cửa sổ độc lập rồi chọn nút Close (x) của các cửa sổ này. Hình vẽ dưới đây mô tả việc thực hiện với

thanh công cụ Selection. Quá trình có thể được thực hiện tương tự cho các thanh công cụ khác.

Hiển thị các đối tượng giao diện đã bị ẩn.

o Với cửa sổ TreeMenu và cửa sổ thông điệp (Message Window): chọn menu Tools

Customize và đánh dấu vào các mục tương ứng.

Trạng thái đánh dấu hay không đánh dấu của các mục sẽ quyết định đối tượng giao diện tương ứng được hiển thị hay ẩn. Vì vậy việc ẩn các đối tượng giao diện cũng có thể được thực hiện theo

cách mà nó được hiển thị (ngoài cách đã được thực hiện ở phía trên).




o Với các thanh công cụ, sau khi chọn menu Tools Customize chọn tiếp mục

Customize… để tới giao diện Customize. Trong giao diện này, chọn tới trang Toolbars và

đánh dấu vào các mục tương ứng với thanh công cụ cần quan tâm.

4.2. Thống kê các thông tin trong mô hình

(Video files: Prj 1_1_1 Dieu khien giao dien.avi)

Các thông tin của mô hình hiện thời được thống kê trong trang Works của TreeMenu. Trang này

được tổ chức theo dạng cây.

o Chọn mục Structures để quan sát thông tin về nút và phần tử. Nhìn vào mục này có thể thấy

có 56 nút (Nodes) và 132 phần tử (Elements) dạng dầm (Beam) trong dự án hiện tại.

o Chọn mục Properties để xem thông tin về vật liệu và mặt cắt. Tiếp tục chọn Material để

xem thông tin về vật liệu hoặc chọn Section để xem thông tin về mặt cắt. Trong dự án hiện tại

có 2 loại vật liệu (A36 và A572-50) và 6 mặt cắt được thể hiện như hình dưới đây.

4.3. Thực hiện quan sát mô hình

(Video files: Prj 1_1_2 Quan sat mo hinh.avi)

Quan sát hình chiếu bằng của mô hình: lựa chọn nút Top trong thanh công cụ View Point.

Quan sát hình chiếu đứng của mô hình: lựa chọn nút Front trong thanh công cụ View Point.

Quan sát hình chiếu cạnh của mô hình: lựa chọn nút Left trong thanh công cụ View Point.

Hiển thị mô hình dạng không gian: lựa chọn nút Iso trong thanh công cụ View Point.

Quan sát mô hình với các chỉ số nút và phần tử: lựa chọn nút Node Number và Element

Number trong trang View Control của thanh công cụ Main Component để kích hoạt trạng

thái hiển thị chỉ số tương ứng.

Quan sát mô hình dạng phối cảnh: lựa chọn nút Hidden Surface trong trang View Control của

thanh công cụ Main Component.




Thực hiện phóng to, thu nhỏ của vùng cần quan sát.

o Quan sát phần liên kết ngang phía trên vòm: chọn nút Zoom Window trong thanh công

cụ Zoom/ Pan, sau đó bấm chuột trái chọn 2 góc của vùng cửa sổ cần phóng to.

o Quan sát phần chân vòm: chọn nút Fit trong thanh công cụ Zoom/ Pan để đưa toàn bộ

mô hình về nằm trọn màn hình quan sát, sau đó phóng to vùng chân vòm bằng Zoom

Window tương tự như trên.

Chú ý: trong quá trình làm việc, người dùng có thể dùng các nút lệnh trong thanh công cụ

Dynamic View để phóng to, thu nhỏ (Zoom Dynamic ), trượt màn hình (Pan

Dynamic ) hoặc quay màn hình khi quan sát dạng không gian (Rotate Dynamic ) một

cách linh động. Ngoài ra, người dùng có thể sử dụng chuột giữa để phóng to, thu nhỏ hay trượt màn hình tương tự như trong AutoCAD.

4.4. Lựa chọn và ẩn hoặc hiển thị các bộ phận kết cấu cần quan tâm

(Video files: Prj 1_1_3. Lua chon doi tuong.avi)

Hiển thị mô hình chỉ gồm phần dầm dọc, dầm ngang và liên kết ngang phía dưới vòm.

o Lựa chọn các bộ phận kết cấu cần hiển thị: chọn nút Select by Window trong thanh

công cụ Selection, kích chuột chọn 2 điểm góc của vùng hình chữ nhật bao lấy các bộ phận

cần chọn (điểm góc thứ nhất bên trái, điểm góc thứ hai chọn bên phải).

o Kích hoạt hiển thị cho các bộ phận đã chọn: kích chuột phải và chọn Activities Activate

trong menu ngữ cảnh (hoặc có thể nhấn phím tắt F2). Sau thao tác này, trên mô hình chỉ hiển

thị các bộ phận kết cấu đã được chọn.

Lựa chọn theo kiểu cửa sổ (Window) sẽ có 2 dạng: nếu người dùng di chuột từ trái sang thì chế độ

chọn sẽ là dạng trong cửa sổ (In the window), tức là tất cả các đối tượng nằm trọn trong cửa sổ

sẽ được chọn; ngược lại, nếu người dùng di chuột từ phải sang thì chế độ chọn sẽ là dạng cắt bởi

cửa sổ (Cross the window), nghĩa là tất cả các đối tượng bị cửa sổ cắt qua sẽ được chọn.




Hiển thị mô hình chỉ gồm phần vòm phía trên.

o Hiển thị lại toàn bộ mô hình bằng cách kích chuột phải và chọn Activities Activate All

trong menu ngữ cảnh (hoặc có thể nhấn phím tắt Ctrl+A). Sau thao tác này, toàn bộ các bộ

phận sẽ được hiển thị trên cửa sổ mô hình.

o Lựa chọn các bộ phận thuộc vòm phía trên: phần vòm phía trên có hình chiếu bằng dạng đường

cong, vì vậy nên sử dụng lựa chọn theo cửa sổ hình đa giác bằng cách bấm chuột vào nút

Select by Polygon trong thanh công cụ Selection; sau đó kích chuột trái chọn các điểm

trong đa giác và kích đúp chuột khi kết thúc chọn điểm.

o Hiển thị cho các bộ phận đã chọn: kích chuột phải và chọn Activities Activate trong menu

ngữ cảnh. Sau thao tác này, bộ phận vòm đã chọn sẽ được hiển thị trên cửa sổ mô hình.

Hiển thị mô hình với việc ẩn đi các thanh treo.

Trước hết cũng hiện thị lại tất cả các bộ phận trong mô hình tương tự như trên.

Lựa chọn các thanh treo trong kết cấu vòm: sử dụng lựa chọn theo kiểu đường cắt bằng cách chọn nút

Select by Intersecting , sau đó kích chuột trái chọn các điểm của đường cắt (chú ý kích đúp

chuột tại điểm kết thúc). Đường cắt có thể là đường thẳng (2 điểm) hoặc đa giác (nhiều điểm).

Ẩn các bộ phận đã chọn: kích chuột phải và chọn Activities Inactivate trong menu ngữ cảnh

(hoặc có thể nhấn phím tắt Ctrl+F2). Sau thao tác này, các thanh treo của kết cấu sẽ bị ẩn đi.

4.5. Kết thúc phiên làm việc

Chọn File Close Project để đóng dự án hiện tại và kết thúc phiên làm việc.




Phần II: Dự án 1_2 – Bài toán dầm giản đơn

1. Yêu cầu chung

Mô hình hóa một dầm giản đơn chịu tải trọng bản thân với số liệu về vật liệu, hình học, liên kết cho

trước.

Thực hiện phân tích mô hình tính.

Hiển thị các kết quả cơ bản của bài toán.

2. Yêu cầu chi tiết

2.1. Số liệu

Cho dầm giản đơn có chiều dài 3m với những thông số sau:

Vật liệu chế tạo có các thông số sau:

o Mô đun đàn hồi E = 2,8.107 (kN/m

2).

o Hệ số Poisson µ = 0,2.

o Hệ số dãn nở nhiệt k = 5.10-6

(1/oC).

o Trọng lượng riêng = 23,56 (kN/m3).

Mặt cắt: hình chữ nhật với kích thước B × H = 0,3m × 0,4m (chiều rộng × chiều cao).

Dầm được kê trên 2 gối ở đáy dầm (một gối di động và một gối cố định).

Tải trọng tác dụng: chỉ xét tải trọng bản thân dầm.

2.2. Yêu cầu

Tạo mô hình kết cấu với những số liệu trên.

o Định nghĩa vật liệu.

o Định nghĩa mặt cắt.

o Vẽ mô hình phần tử.

o Tạo mô hình liên kết gối: gối cố định và gối di động.

o Nhập số liệu về tải trọng bản thân.

Chạy chương trình phân tích mô hình đã tạo.

Hiển thị các kết quả sau phân tích.

o Biểu đồ mô men và biểu đồ lực cắt của kết cấu.

o Biểu đồ chuyển vị của kết cấu.

o Các phản lực gối.

3. Kết quả của dự án

Mô hình kết cấu với đầy đủ các dữ liệu cần thiết.

3.000.30

0.4

0




Biểu đồ nội lực.

o Biểu đồ mômen.

o Biểu đồ lực cắt.

o Biểu đồ chuyển vị thẳng đứng (độ võng).

Phản lực thẳng đứng tại các gối.

4. Trình tự thực hiện dự án

File New Project Ctrl+N).

4.1. Thiết lập ban đầu trước khi xây dựng mô hình.

(Video files: Prj 1_2_1 Thiet lap ban dau cho du an.avi)

Tạo các thông tin về dự án.

File Project Information (Project

Name , User Name , Comments ,…).

Thiết lập hệ thống đơn vị.

Tools Unit System .

:

o (Length): m.




o (Force): kN.

o : kJ.

o : oC (Celsius).

Set/ Change Default Unit System).

OK .

) .

4.2. Tạo mô hình vật liệu.

(Video files: Prj 1_2_2 Tao mo hinh vat lieu.avi)

Model Properties Materials…

Add Properties (trang Material) .

Material Data.

Name ): Be tong 1.

Type of Design ): User Defined.

Modulus of Elasticity ): 2.8e7 (2,8.107) kN/m

2.

Poisson Ratio ): 0.2.

Thermal Coefficient ): 5e-6 (5.10-6

) /oC.

Weight Density ): 23.56 kN/m3.

OK Properties.

Close Properties.

4.3. Tạo mô hình mặt cắt.

(Video files: Prj 1_2_3 Tao mo hinh mat cat.avi)

Model Properties Section…

Add i Properties (trang Section.

Section Data DB/User.

: Solid Rectangle ).

User .

H: 0.3.

B: 0.4.

Change Offset… Center-Bottom

Change Offset.

OK Section Data

Show Calculation Results… .

OK Properties.

Properties Close.




4.4. Tạo mô hình phần tử.

(Video files: Prj 1_2_4 Tao mo hinh phan tu.avi)

Định nghĩa lưới phục vụ cho việc tạo mô hình phần tử.

o Model Grids Define Point Grid…

o Define Grid.

Grid Spaces ) dx, dy: 3, 3 (m).

o OK.

Xây dựng phần tử trên lưới.

o (Snap Grid

Snap Point Grid trong trang Grid/ Snap Main Component.

o Vẽ phần tử trên lưới với chiều dài 3m (bằng kích thước một khoảng lưới).

Chọn menu Model Elements Create Elements…

Sau đó kích chuột trái vào 2 điểm tương ứng với 2 mắt lưới liên tiếp (cách nhau 3m) để vẽ phần tử.

4.5. Tạo mô hình liên kết.

(Video files: Prj 1_2_5 Tao mo hinh lien ket.avi)

Tạo liên kết gối cố định tại nút bên trái của dầm.

o Trước hết phải chọn nút tương ứng phía bên trái dầm.

o Tiếp tục chọn menu Model Boundaries Supports…

o Trong hộp thoại hiện ra tại TreeMenu, lựa chọn các thành phần cần khống chế tương ứng.

Với liên kết gối cố định của bải toán này các thành phần của liên kết được xác định như sau:

Các chuyển vị thẳng cần khống chế: tất cả các chuyển vị (DX, DY, DZ).

Các chuyển vị quay cần khống chế: RX, RZ. Chuyển vị quay theo trục Y được giải phóng (gối

khớp tính trong mặt phẳng XZ).

Sau khi thiết lập xong liên kết, chọn nút Apply để áp dụng cho nút.

Tạo liên kết gối di động tại nút bên phải của dầm.

Việc tạo liên kết gối di động cho nút bên phải cũng hoàn toàn tương tự như trên nhưng chỉ khác ở chỗ

thành phần chuyển vị thẳng DX được giải phóng.

4.6. Nhập các dữ liệu về tải trọng.

(Video files: Prj 1_2_6 Nhap du lieu ve tai trong.avi)

Tạo trường hợp tải.




Chọn menu Load Static Load Cases…

Trong hộp thoại Static Load Cases, nhập các thông số cho trường hợp tải như sau:

o Name (tên trường hợp tải): Tinh tai 1.

o Type (kiểu tải trọng): Dead Load of Component and Attachments (DC).

o Description: Tinh tai phan 1 cua ket cau.

Sau đó chọn nút Add để thêm trường hợp tải vào trong dự án.

Chọn tiếp nút Close để thoát khỏi hộp thoại.

Nhập dữ liệu tải trọng bản thân.

Chọn menu Load Selfweight…

Trong hộp thoại tương ứng hiện ra ở TreeMenu, chọn các thông số như sau:

o Load Case Name: chọn Tinh tai 1 vừa tạo (tải trọng bản thân sẽ được gán cho trường hợp tải

Tinh tai 1).

o Selfweight Factor: nhập hệ số Z=-1.

Chọn tiếp nút Add để xác nhận thêm tải trọng bản thân vào trong dự án.

Chọn Close để kết thúc nhập số liệu tải trọng bản thân.

4.7. Chạy chương trình phân tích.

(Video files: Prj 1_2_7 Phan tich va xem ket qua.avi)

Chọn menu Analysis Perform Analysis (hoặc nhấn phím tắt F5).

Trước khi tiến hành phân tích, người dùng phải lưu dự án lại. Nếu dự án chưa được lưu thì chương trình sẽ yêu

cầu người dùng làm điều đó.

4.8. Hiển thị các kết quả sau phân tích.

(Video files: Prj 1_2_7 Phan tich va xem ket qua.avi)

4.8.1. Biểu đồ nội lực.

Chọn menu Results Forces Beam Diagram…

Trong hộp thoại tương ứng hiện ra ở TreeMenu, người dùng lựa chọn trường hợp tải tác dụng (Load

Cases/ Combinations) và thành phần nội lực cần hiển thị (mục Components).

o Trường hợp tải cần chọn là Tinh tai 1 (đây cũng là trường hợp tải tác dụng duy nhất trong dự

án).

o Để hiển thị biểu đồ mômen, chọn thành phần nội lực là My rồi nhấn nút Apply.

o Để hiển thị biểu đồ lực cắt, chọn thành phần nội lực là Fz rồi nhấn nút Apply.

4.8.2. Biểu đồ độ võng (chuyển vị thẳng đứng).

Chọn menu Result Deformations Deform Shape…

Trong hộp thoại tương ứng hiện ra ở TreeMenu, lựa chọn trường hợp tải là Tinh tai 1, thành phần

chuyển vị cần xem là DZ và kích nút Apply.

Kết quả nhận được sau thao tác không thỏa mãn yêu cầu vì không cho thấy đường cong biến dạng.

Sở dĩ có điều này là do MIDAS chỉ hiển thị chuyển vị tại nút trong khi hai nút của dầm lại là 2 nút có

gối (không có chuyển vị thẳng đứng). Vì vậy muốn hiển thị đường độ võng thì phải bổ sung các nút

trung gian vào giữa dầm bằng cách chia dầm thành nhiều đoạn nhỏ.

Thực hiện chia dầm thành các phần tử nhỏ hơn (8 phần tử).

o Lựa chọn phần tử dầm.




o Chọn menu Model Elements Divide.

Trong hộp thoại tương ứng hiện ra ở TreeMenu:

Chọn Equal Distance (tương ứng với kiểu chia đều).

Number of Divisions x: 8 (số đoạn cần chia).

o Chọn nút Apply để xác nhận thao tác. Khi đó dầm sẽ được chia thành 8 phần tử bằng nhau.

Thực hiện phân tích lại (nhấn F5): sau khi phần tử được chia, mô hình tính đã thay đổi nên cần phải

tiến hành phân tích lại kết cấu.

Hiển thị đường cong độ võng sau khi chia phần tử và phân tích lại: thực hiện thao tác tương tự như khi

chưa chia phần tử.

o Chọn menu Result Deformations Deform Shape…

Trong hộp thoại tương ứng hiện ra ở TreeMenu, lựa chọn trường hợp tải là Tinh tai 1, thành phần

chuyển vị cần xem là DZ và kích nút Apply.

4.8.3. Hiển thị phản lực liên kết tại các gối.

Chọn menu Results Reactions Reaction Forces/ Moments…

Trong hộp thoại hiện ra ở TreeMenu:

o Load Cases/ Combinations (trường hợp tải tác dụng): Tinh tai 1.

o Components (thành phần lực cần xem): Fz (tương ứng với phản lực thẳng đứng).

Chọn Apply để xác nhận thao tác.




Phần III: Bài tập thực hành

Video hướng dẫn có thể được download tại diễn đàn của website: http://www.cadcamvn.com

1. Số liệu

Vật liệu chế tạo có:

o Mô đun đàn hồi E = 1,8.107 (kN/m

2).

o Hệ số Poisson µ = 0,32.

o Hệ số dãn nở nhiệt k = 1,2.10-6

(1/oC).

o Trọng lượng riêng = 23,56 (kN/m3).

Sơ đồ kết cấu và mặt cắt như các hình vẽ dưới đây:

Tải trọng tác dụng: tải trọng bản thân của kết cấu.

2. Yêu cầu

Với sơ đồ (1) và (2):

o Vẽ biểu đồ mômen, lực cắt của kết cấu.

o Vẽ đường cong độ võng.

Với sơ đồ (3):

o Vẽ biểu đồ lực dọc.

o Xác định chuyển vị đỉnh cột.

4.500.5

0.2

0.2

0.7

0.5

0.2

0.4

3.5

4.0

0.5

0.2

(2)

(3)

(1)

MDA StudentBook Day 1

Documents