spc截面特性计算其手册.doc

SPC 的使用说明
SPC是“截面特性值计算器—Sectional Property Calculator”的缩写。
以往的程序只能以Line或Plane一种形式来模拟截面形状，在SPC中用户可以根据需要任意选定Plane形式的截面或Line形式的截面来模拟截面形状。
Plane形式的截面
画完轮廓之后，在 Generate 里选择 Plane Type，程序会按照轮廓所指定的 Plane范围自动生成截面。计算截面特性值时，程序会通过网格自动生成功能在截面的Plane范围内生成网格之后，利用该网格计算各特性值。计算抗扭刚度时，首先利用有限元方法计算 Prandtl的应力函数，通过对应力函数进行积分计算抗扭刚度。
<图 1-(1)> 生成Plane截面的过程
<图 1-(2)> 生成Line截面的过程
建立截面的轮廓
生成Plane截面
利用网格进行计算
利用有厚度的线建模
生成/计算Line截面
Line形式的截面
对于薄壁截面，可先指定线的厚度画出截面形状之后，在Generate 里选择Line Type生成截面。显示Line Type的线必须有厚度，因为程序是利用此厚度计算截面特性的。Line截面的抗扭刚度是根据剪力流(Shear Flow)计算的。
注意事项
MIDAS/Civil和Gen数据库中提供的规则截面的抗扭刚度计算方法参见附录一。
对于MIDAS/Civil和Gen数据库中提供的规则截面，利用 MIDAS/Civil、Gen的截面特性计算功能计算截面特性值比SPC更好一些。
MIDAS/Civil和Gen数据库中提供的PSC截面，当用户输入的截面属于薄壁型截面时，应使用本截面特性值中的Line方式重新计算抗扭刚度，然后在截面特性值增减系数中对抗扭刚度进行调整。
对于Plane形式的截面，程序是通过有限元法来近似计算抗扭刚度的。在抗扭问题里使用的近似求解法有Ritz法 (或者Galerkin法)、Trefftz法，所有的近似求解都与实际结果多少有点误差，其特征如下：
JRitz £ JExact £ JTrefftz
像SPC一样利用有限元法近似地计算抗扭刚度时，通常使用Ritz法, 故其计算结果有可能比实际的抗扭刚度小。用户可通过加大网格划分密度方法来提高结果的精确度。
对于Line形式的截面, 如薄壁截面，线的厚度很薄时几乎可以准确地计算其抗扭刚度。但是如果是闭合截面（无开口截面），这种计算方式会导致其抗扭刚度的计算结果随着线厚度的增加而变小，所以对于不是薄壁截面的闭合截面应尽量避免使用Line的方式计算截面特性。
在SPC中对薄壁闭合截面，对闭合部分一定要使用model>closed loop>Register指定闭合。
<图 2> 将DXF文件中的截面形状导入后，生成截面并进行排列
SPC可以在一个窗口里任意的建立很多个截面，并分别进行分析，且可根据名称、位置、截面特性值等可以很方便地对截面进行搜索及排列。
截面列表
换算的基准材料 (联合截面时)
截面的形状、形心位置、基准材料部分
单位体系
截面特性
- 面积 (Area: 联合截面时为有效面积)
- 截面惯性矩 (Ixx, Iyy)
- 截面惯性积 (Ixy)
- 抗扭刚度 (J)
- 从形心到各方向最外端的距离
显示截面排序的方法
表示联合截面
<图 3> 输出截面特性对话框
SPC计算的截面特性值如下：

在SPC里建立的截面可以通过以下文件形式输出。
MIDAS/Civil [Gen]的 MCT [MGT]文件
此时无法导出具体的截面形状，而是按MIDAS/Civil [Gen]截面数据库中的“数值”形式建立一个正方形，其边长为截面有效面积的平方根。另外，SPC不提供截面的周长、剪切面积、剪切系数的计算结果，这些值均按0处理。
AutoCAD DXF 文件
在SPC里建立的截面形状可以输出DXF格式的文件。在截面的形心位置会自动生成点。
文本文件
各种截面特性值在文本文件里以表格形式输出。除输出SPC所计算的截面特性以外，还输出截面抵抗拒(Section Modulus: Z=I/c)。
SPC的建模窗口为x-y平面, 构件的纵向为z轴。由SPC输出的MIDAS/Civil(Gen)的MCT(MGT)文件中，程序会自动转换坐标轴。但是当用户在MIDAS/Civil(Gen)中手工直