midas软件初级使用教程
m i d a s软件初级使用教程 Prepared on 22 November 2020
目录建立模型①
建立模型②
建立模型③
建立模型④
建立模型⑤⑥⑦⑧
摘要
本课程针对初次使用MIDAS/Civil 的技术人员，通过悬臂梁、简支梁等简单的例题，介绍了MIDAS/Civil 的基本使用方法和功能。包含的主要内容如下。 1. MIDAS/Civil 的构成及运行模式 2. 视图(View Point)和选择(Select)功能
3. 关于进行结构分析和查看结果的一些基本知识(GCS,
UCS, ECS 等)
4. 建模和分析步骤(输入材料和截面特性、建模、输入边界条件、输入荷载、结构分析、查看结果)
使用的模型如图1所示包含8种类型，为了了解各种功能分别使用不同的方法输入。
图1. 分析模型 悬臂梁、两端固定梁 简支梁 6@2 = 12 m
截面 : HM 440×300×11/18
材料
: Grade3
建立模型①
设定操作环境
首先建立新项目( 新项目)，以‘’ 为名保存( 保存)。
文件 / 新项目
文件 / 保存( Cantilever_Simple ) 单位体系是使用tonf(力), m(长度)。
1. 在新项目选择工具>单位体系
2. 长度 选择‘m ’, 力(质量) 选择‘tonf(ton)’
3. 点击
工具 / 单位体系
长度>m ; 力>tonf
本例题将主要使用图标菜单。默认设置中没有包含输入节点和单元所需的图标，用户可根据需要将所需工具条调出，其方法如下。
1. 在主菜单选择工具>用户定制>工具条
2. 在工具条选择栏勾选‘节点’, ‘单元’, ‘特性’
3. 点击
4. 工具>用户定制>工具条
工具条>节点 (开), 单元 (开), 特性 (开) 图2. 工具条编辑窗口
将调出的工具条参考图3拖放到用户方便的位置。
（a ）调整工具条位置之前
（b ）调整工具条位置之后
图3. 排列工具条 定义材料
使用Civil 数据库中内含的材料Grade3来定义材料。
1. 点击 材料
2. 点击
3. 确认一般的材料号为‘1’（参考图4)
4. 在类型 栏中选择‘钢材’
5. 在钢材的规范栏中选择‘GB(S)’
6. 在数据库中选择‘Grade3’
7. 点击
模型/ 材料和截面特性 / 材料
设计类型>钢材 ; 钢材规范>GB(S) ; 数据
库>Grade3
也可使用窗口下端的状态条(图3(b))来转换单位体系。
移动新调出的工具
条时，可通过用鼠标拖动工具条名称(图3(a)的①)来完成。对于已有的工具条则可通过拖动图3(a)的②来移动。
②轴网 & 捕捉
选 择 激活钝化 缩放 & 移动 视 点 动态视点
单 元
节 点
特 性
状 态 条
也可不使用图标菜单而使用关联菜单的材料和截面特性>材料来输入。关联菜单可通过在模型窗口点击鼠标右键调出。
使用内含的数据库时，
不需另行指定材料的名称，数据库中的名称会被自动输入。
图4. 输入材料数据
定义截面
模型 / 材料和截面特性 / 截面
数据库/用户 ; 截面形状>工字形截面 ; 数据库; 数据库>KS 截面名称>H 440×300×11/18 偏心>中心
图5. 输入截面数据
输入节点和单元
Civil 是为分析三维空间结构而开发的，对于二维平面内的结构需约束不需要的自由度。对此可通过选择结构类型简单地处理。
本例题的模型处于整体坐标系(Global Coordinate
System, GCS)的X-Z 平面，（自动约束Y 方向的位移和绕X 轴和Z 轴的转动)。故可将结构指定为二维结构(X-Z Plane)。
模型 / 结构类型
结构类型>X-Z 平面
建模之前先简单介绍一下鼠标编辑功能。
在建立、复制节点和单元或者输入荷载等建模过程中，需输入坐标、距离、节点或单元的编号等数据，此时可使用鼠标点击输入的方式来代替传统的键盘输入方式。
用鼠标点击一下输入栏，其变为草绿色时，即可使用鼠标编辑功能。
对于大部分前处理工作都可使用鼠标编辑功能，用户手册或例题资料中的‘’标志即表示该处可使用鼠标编辑功能。
设计类型中包括钢材、混凝土、组合材料
(SRC)、用户定义等4种类型，包含的规范有GB(中国), ASTM （美国）, JIS （日本）, DIN （德国）, BS （英国）, EN （欧洲）, KS （韩国）等。
X
Y
Z
为使用鼠标编辑功能需将捕捉功能激活，根据需要也可定义用户坐标系 (User-defined Coordinate System, UCS)。
点栅格是为了方便建模而在UCS 的x-y 平面内显示的虚拟参照点。激活点栅格捕捉功能，鼠标就会捕捉距离其最近的参照点。
正面, 点格 (开), 捕捉点 (开) 捕捉节点 (开), 捕捉单元 (开) 模型 /用户坐标系统 / X-Z 平面
坐标 > 原点 ( 0, 0, 0 ) 旋转角度 > 角度 ( 0 )
图6. 各种被激活的捕捉功能图标以及
GCS 和UCS
对于模型①，采用先建立节点后再利用这些节点建立单元的方法来建模。
节点号 (开), 单元号 (开) 模型 / 节点 / 建立节点
坐标 ( 0, 0, 0 )
图 7. 在原点(0, 0, 0)建立节点
图 7. 在原点(0, 0, 0)建立节点
将建立的节点复制到梁单元的各节点位置。(将12m 长的梁单元分割成6等分)
自动对齐 (开)
模型 / 节点 / 移动和复制
单选 (节点 : 1 ) 移动和复制 >等间距
dx, dy, dz ( 2, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 6 )
图 8. 复制节点
在 捕捉点 被激活的状态下利用 建立单元 功能输入梁单元
勾选交叉分割(图9的①)的话，即使直接连接单元的起点(节点1)和终点(节点7)，在各节点处还是会自动分割而生成6个单元。
模型/ 单元 / 建立 单元类型 > 一般梁 / 变截面梁
材料>1 : Grade3 ; 截面>1 : HM 440x300x11/18 交叉分割 > 节点 (开) ; 节点连接 ( 1, 7 )
捕捉功能的详细说明请参考在线帮助手册。
点栅格的间距可在 模型>定义轴网>定义点格中调整。
处于开启状态的捕捉功能
UCS
GCS
点 格
单元的1/2 捕捉功能被激活时，鼠标就会捕捉单元的中点，另外也可将其设置为1/3或1/5。
单元1/2 捕捉
开启自动对齐可将新建立的节点、单元及整个模型自动缩放
使其充满窗口。 输入dx, dy, dz 等两节点间距离时可
使用鼠标编辑功能通过连续点击相应节点来方便地输入。
(0, 0, 0)
状态条的U 指UCS, G 指GCS 。
6@2 = 12 m
点栅格间距的默认值为，可以此确认复制的节点间的距离是否正确。
输入单元时使用鼠标编辑功能的话，点击节点的同时会生成单元，故
图9. 输入梁单元
输入边界条件
使用一般支承输入边界条件，即将节点1的Dx, Dz, Ry 自由度约束使其成为悬臂梁。
因为已将结构类型定义为了X-Z 平面，故不需对Dy, Rx, Rz 自由度再做约束。
MIDAS/Civil 是三维空间结构分析程序，故每个节点有6个自由度(Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)。如图10所示，这6个自由度在模型中是由6个三角形按顺序组成的6边形表现的，被约束的自由度其三角形颜色会变成绿色，以便区分。
单元号 (关)
模型 / 边界条件 / 一般支承
单选 (节点 : 1 ) 选择> 添加
支撑条件类型>Dx (开), Dz (开), Ry (开)
图10. 输入边界条件(固定端)
输入荷载
输入节点荷载、梁单元荷载、压力荷载等荷载前，需先定义静力荷载工况(Static Load Case)。
荷载 / 静力荷载工况
名称 ( NL ) ; 类型>用户定义的荷载
图11. 定义荷载工况
在悬臂梁中央（节点4）输入大小为1 tonf 的节点荷载。 荷载 / 节点荷载
荷载工况名称>NL ; 选择>添加 ; FZ ( -1 )
图12. 输入节点荷载
运行结构分析
建立悬臂梁单元、输入边界条件和荷载后，即可运行结构分析。
分析/ 运行分析 查看反力
查看反力的步骤如下。由结果可以看出分析结果与手算的结果一致。（竖向反力1tonf ，弯矩–6 tonf*m ）
结果 / 反力 / 反力/弯矩
显示类型> 数值 (开) ; 图例 (开)
Dx
Dy Dz
Rx Ry Rz
右上角(Dx)代表
节点坐标系(未定义节点坐标系时为整体坐标系) x 轴方向的位移自由度，并按顺时针方向分别代表y 、z 方向位移及绕
x 、y 、z 轴的转动位移。 节点荷载的方向为
GCS 的Z 轴的反方向，故在FZ 输入栏中输入‘-1’。荷载的加载方向按‘+, -‘号来输入。
加载方向 GCS Z 轴
选择FXYZ 可同时查看水平反力和竖向反力。
选择数值可在窗口显示结果的大小，选择图例可在窗口右侧查看最大、最小值。
图13. 查看反力
查看变形和位移
查看集中荷载的位移。 节点号 (关)
结果 / 位移 / 变形形状
荷载工况/组合>ST:NL ; 内力组成>DXYZ 显示组成>变形 (开) ; 变形前 (开) 图例(开) 数值>
小数点 ( 3 ) ; 指数型 (开)
最大值最小值>最大绝对值 ; 显示范围(%) ( 1 )
图14. 查看变形形状
查看内力
构件内力根据相应单元的单元坐标系输出。首先确认单元坐标系，并查看弯矩。图15中My 为弯矩，Fz 为剪力，Fx 为轴力。
显示
荷载>荷载值, 节点荷载 (关) 单元>单元坐标轴 (开) 初始画面 ; 隐藏(开)
图15. 确认单元坐标系
下面查看悬臂梁中点作用集中荷载时的弯矩。
结果 /内力 / 梁单元内力图
荷载工况/荷载组合>ST:NL ; 内力>My
显示选项>5 点 (开) ; 线涂色 (开) ; 系数 (1) 显示类型>等值线图 (开) ; 图例 (开) 图16. 查看弯矩
数值 荷载
节点1的反力结果
图例
快速查询
如要在模型窗口显示施加的荷载，可点击 显示，在荷载表单选择相应荷载类型(这里选择节点荷载)和荷载值即可。
在后处理模式中开启快速查询(Fast Query )的话，鼠标所在的节点或单元的相关分析结果就会在画面上显示。
DXYZ
= 222DZ DY DX ++
输出小数点后3位数。
选择最大和最小值的话，在显示范围内(%)的结果就会在画面显示。
取消之前显示的节点荷载。
将单元坐标系显示于画面。
回到初始画面状态。
对于单元坐标系的说明请参考在线帮助手册。
单元坐标系
通过内力图查看构件内力。
查看弯矩后查看剪力。
结果 / 内力 / 梁单元内力图
荷载组合/荷载工况>ST:NL ; 内力>Fz
显示选项>5 点 (开) ; 线涂色 (开) ; 系数 (1) 显示类型>等值线图 (开) ; 数值 (开) 图例(开) 数值>
小数点 ( 3 ) ; 指数型 (关)
最大值最小值>最大绝对值 (开) ; 显示范围(%)( 1 )
图17. 结构的剪力图
查看应力
构件的应力成分(Components)中
Sax 为轴力产生的沿单元坐标系x 轴方向的轴向正应力,
Ssy, Ssz 分别为剪力产生的沿单元坐标系y, z 轴方向的剪切应力,
Sby, Sbz 分别为绕单元坐标系z 轴和y 轴弯矩产生的的弯曲正应力。
Combined 为组合应力，显示Sax ± Sby ± Sbz 中的最大或最小值。
下面选择Sbz 成分查看弯曲正应力。
结果 / 应力 / 梁单元应力
荷载工况/荷载组合>ST:NL ; 应力>Sbz 显示类型>变形(开) ; 图例 (开)
图18. 查看梁单元的弯曲正应力
梁单元细部分析（Beam Detail Analysis ）
进行完一般静力分析(移动荷载分析、反应谱分析除外)后，可使用梁单元细部分析(Beam Detail Analysis )查看梁单元细部的位移、剪力、弯矩、最大应力的分布及截面内的应力分布等。
在梁单元细部分析画面的下端选择截面表单，图形上
就会给出左侧截面应力(Stress Section, 图19的○
1)栏中选择的相应应力类型的结果。详细内容请参考在线帮助手册。
结果 / 梁单元细部分析
荷载工况/荷载组合>ST （NL ）; 单元号 ( 1 ) 截面应力>Von-Mises
图19. 查看梁的详细分析结果
表格查看结果
MIDAS/Civil 可以对所有分析结果通过表格来查看。 对于梁单元，程序会在5个位置(i, 1/4, 1/2, 3/4, j)输出结果。这里对1~3号单元的i 端和j 端的结果进行查看。
结果 / 分析结果表格 / 梁单元 / 内力
节点或单元 (1to3)
①
可通过移动图19的②，查看梁单元i 端到j 端任意位置的结果。
荷载工况/组合>NL （ST ） (开) 位置号>位置 i(开), 位置 j(开)
图20. 激活纪录对话框
图21. 1 ~ 3号梁单元的构件内力
对于表格输出的结果可以按递增或递减的顺序进行排序。
排序时在表格上点击鼠标右键调出排序信息对话框后，将要作为排序标准的列的名称从左侧移动到右侧，并
通过排序(Priority, 图22的○
1)功能调整各项的优先顺序。 排序对话框
表格>弯矩-y 分类
Asc|弯矩-y (开) ; 排序>向上
图22. 排序信息对话框
下面介绍指定分析结果表格形式的方法。
在类型对话框中可对结果的小数点位置、列宽、数值的对齐方式等进行调整。
类型对话框
弯矩-y>格式>指数形式 ; 小数点 (2)
图23. 设定表格类型的对话框及结果
另外还可按荷载工况查看梁单元的构件内力(弯矩、剪力)。
1. 在关联菜单(鼠标点击右键)选择‘按荷载工况查看’
2. 在显示项中只勾选‘剪力-z ’，‘弯矩-y ’
3. 在显示荷载工况栏中勾选 ‘NL(ST)’
4. 点击
图24. 按荷载工况查看梁单元的构件内力
建立模型○
2 设定操作环境
MIDAS/Civil 是由以下两种模式组成的。
? 前处理模式 : 建立模型并输入荷载、边界条件等 ? 后处理模式 : 查看结果及输出结果
由于要在与模型○
1相同的文件里建立模型○2，故需将已进行完结构分析而处于后处理模式的状态转换到 前处理模式。
前处理模式 正面
图25. 转换模式
建立悬臂梁
模型○
2使用的材料和截面特性与模型○1相同，在这里使用建立单元(Create Elements )功能输入一个梁单元后，通过分割单元(Divide Elements )功能将其等分为6个梁单元。
钩选Asc |弯矩-y 的话，会按递增顺序排列，取消钩选的话则按递减顺序排列。
C
可选择指数形式输出结果。
在表格下端根据选择的项目会有不同的表单，各表单分别显示相应内容的分析结果。
对已分析的模型进行编辑的话，会出现如下对话框询问是否要删除分析结果。此时若要删除分析结果，可选择是；若想保留分析结果，可将原文件以别的名称另存为新的文件后再进行编辑。这里选择删除。
在距离节点1和节点7用户坐标系UCS y 方向(GCS Z) -3 m 的位置输入节点8和节点9。
节点号 (开)
模型 / 单元 / 建立
单元类型>一般梁/变截面梁
材料>1 : Grade3 ; 截面>1 : HM 440x300x11/18 节点连接 ( 8, 9 )
图26. 输入单元
下面将输入的梁单元使用分割单元功能等分为6个
梁单元。
单元号 (开) ; 隐藏 (关) 模型 / 单元 / 分割单元
选择最新建立的个体
分割>单元类型>线单元 ; 等间距 分割数量 ( 6 )
图27. 输入6个等间距梁单元
输入边界条件
输入悬臂梁固定端的边界条件。
模型/ 边界条件 / 一般支承
单选 ( 节点 : 8 )
支承条件类型>Dx (开) ; Dz (开) ; Ry (开)
输入荷载
对模型○
2输入均布荷载，但首先需定义静力荷载工况。
荷载 / 静力荷载工况
名称 ( UL ) ; 类型>用户定义的荷载（USER ）
图28. 输入静力荷载工况
使用梁单元荷载功能输入均布荷载。
节点号 (off) 荷载/ 梁单元荷载
窗口选择 ( 单元 : 7 ~ 12 ) 荷载工况名称>UL ; 选择>添加 荷载类型>均布荷载
方向>整体坐标系 Z ; 投影>否 ; 数值>相对值 x1 ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w ( -1 ) 显示
荷载>荷载值, 梁单元荷载 (on) ; 视图>标签方向 (0)
图29. 输入均布荷载
建立模型○
3 建模
使用选择最新建立的个体 功能可选择最近建立的节点和单元。
在图29的①可选择集中荷载、均布荷载、梯形荷载、均布扭矩等荷载类型。
模型○3采用先建立一个2m长的梁单元后，将其按照
UCS的x方向以2m间距复制5次的方法来建模。
前处理模式全部激活, 正面
节点号 (开)
显示
荷载>荷载值, 梁单元荷载 (关) ;
模型 / 单元 / 建立
单元类型>一般梁/变截面梁
材料>1 : Grade3 ; 截面>1 : HM 440x300x11/18
节点连接 ( 15, 16 )
图30. 输入单元
将输入的单元利用移动/复制单元功能复制。
模型 / 单元 / 复制和移动
选择最新建立的个体
形式>复制 ; 移动和复制>等间距
dx, dy, dz ( 2, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 5 )
图31. 输入模型○3
输入边界条件
模型 / 边界条件 / 一般支承
单选 ( 节点 : 15 )
支承条件类型>Dx (开) ; Dz (开) ; Ry (开)
输入荷载
这里将对模型○3利用梁单元荷载（连续）输
入梯形荷载。
荷载 /静力荷载工况
名称 ( NUL ) ; 类型>恒荷载
荷载 / 梁单元荷载（连续）
荷载工况名称>NUL ; 荷载类型>梯形荷载
方向>整体坐标系 Z ; 投影>否 ; 数值>相对值
x ( 0 ) ; x2 ( 1 ) ; w1 ( -2 ) ; w2 ( -1 )
加载区间 ( 15, 21 )
输入模型○2的均布荷载时使用的梁单元荷载
（单元）和在这里使用的梁单元荷载（连续）的
差异如下图所示。即前者是对各个单元施加荷
载，而后者是对指定了起点和终点的一条直线，
将其作为一个整体来加载。
图32.梁单元荷载（单元）和梁单元荷载（连续）的差异
图33. 输入梯形荷载
结构分析和查看结果的方法请参考模型○1的内容。
梁单元荷载（单
元）
将节点15和21指
定为荷载的加载区
建立模型○
4 建立两端固定梁
这里采用先建立一个节点后，将该节点进行扩展来建立梁单元的方法建模。
前处理模式 ; 正面
节点号 (开)
模型 / 节点/ 新建
坐标 ( 0, -9, 0 )
图34. 输入节点
将新建的节点利用扩展（Extrude Elements ）功能向UCS 的x 轴方向扩展成6个梁单元。
模型 / 单元 / 扩展
选择最新建立的个体 扩展类型>节点线单元
单元属性>单元类型>梁单元
材料>1:Grade3 ; 截面>1 : H 440×300×11/18 生成形式>移动和复制 ；复制和移动>等间距 dx, dy, dz ( 2, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 6 )
图35. 输入模型○
4 输入边界条件
输入两端固定的边界条件。
模型 / 边界条件 / 一般支承
单选 ( 节点 ; 22, 28 )
支承条件类型>Dx (开), Dz (开), Ry (开)
图36. 输入两端固定的边界条件
扩展单元(Extrude
Elements)的功能是将节点、线单元、面单元分别扩展成为更高次的线(l 梁)单元、面(板)单元和实体单元的功能。
固定端 固定端
输入荷载
对模型○
4输入单元温度荷载和温度梯度荷载等温度荷载。
荷载 / 静力荷载工况
名称 ( NT ) ; 类型>温度荷载 名称 ( TG ) ; 类型>温度荷载
MIDAS/CIVIL 提供系统温度、节点温度、单元温度和温度梯度等与温度相关的荷载。 ? 系统温度 : 对整个模型输入的轴向温度荷载 ? 节点温度 : 对节点输入的轴向温度荷载，故如
果选择了所有节点则等同于输入系统温度 ? 单元温度荷载 : 对单元输入的轴向温度荷载 ? 温度梯度荷载 : 对梁单元和板单元输入的上下/
左右各面的温度差
首先利用节点温度功能对两端固定梁的各节点输入20°的节点温度荷载。
荷载 / 节点温度
单选 ( 节点 : 22 ~ 28 ) (图 47的 ①) 荷载工况名称>NT ; 选择>添加
温度>初始温度 ( 0 ) ; 最终温度 ( 20 )
图37. 输入节点温度荷载
下面利用温度梯度功能输入温度差。
由于弯矩是温度梯度的函数，故随着单元截面的高度或宽度不同，即使输入相同的温度差，其计算结果也会是不同的。因此，如果建立的梁单元的尺寸与实际结构有差异，可选择‘使用截面
的Hz’(图38的○
1)后输入计算温度梯度时要使用的截面高度。
模型 / 荷载 / 温度梯度 窗口选择 ( 单元 : 19 ~ 24 ) (图38的①) 荷载工况名称>TG ; 选择>添加
单元类型>梁 ; 温度梯度>T2z-T1z ( 15 )
图38. 输入温度梯度荷载
结构分析和查看结果的方法请参考模型○1的内容。
点击初始温度右侧的，可修改初始温度。
①
输入单元上下面的温度差。
① ②
建立模型○5、○6、○7、○8
模型⑤、⑥、⑦、⑧为简支梁，可通过复制模型○1、○2、○3、○4的节点和单元及其属性（边界条件，荷载等）来建模。首先在画面上显示所有的荷载和边界条件的输入状况。
正面,全部激活
显示
荷载>全部, 荷载值(关)
节点荷载 (开), 梁单元荷载 (开)
节点温度 (开), 温度梯度 (开)
边界条件>一般支承(开)
图39. 设定建模的操作环境
输入节点间的相对距离时，可使用鼠标编辑功能来完成。用鼠标点击一下输入栏后，连续点击两个相应的节
点，画面上就会出现如图40所示的箭头标志，同时其相对距离会自动被输入到dx, dy, dz输入栏。模型○
模型○2
模型○3
模型○4
图40. 利用鼠标编辑功能输入相对距离(dx, dy, dz)
下面利用复制功能将模型○
1, ○2, ○3, ○4复制到UCS x 轴方向14m 处的位置。
复制单元时可勾选复制单元属性、复制节点属性，以便可同时复制节点和单元的边界条件、荷载和质量等。
模型 / 单元 / 移动/复制单元
全选
形式>复制 ; 移动和复制>等间距
dx, dy, dz ( 14, 0, 0 ) ; 复制次数 ( 1 ) 复制节点属性 (开) (图41的③) 复制单元属性 (开) 复制节点属性 边界条件
>一般支承 (开) 静力荷载>节点荷载 (开)
节点温度 (开)
复制单元属性
静力荷载>梁单元荷载 (开)
温度梯度 (开)
图41. 输入简支梁
输入边界条件
只激活简支梁部分，以便输入边界条件。
模型 / 边界条件/ 一般支承
窗口选择 ( 节点 : 29, 36, 43, 50 )
选择>替换 ; 支承条件类型>Dx (开) ; Dz (开) 窗口选择 ( 节点 : 35, 42, 49, 56 ) 选择>替换 ; 支承条件类型>Dz (开)
图42. 输入简支梁的边界条件
结构分析与结果查看：省略。
Model View
鼠标指定的第二点
鼠标指定的第一点 点栅格的提示线 m m
对已输入边界条件的节点重新定义边界条件时，可选择“替换”来完成。(图57的①)