📜Bentley SACS#

• 📃SACS学习笔记

• 2023年12月11日-开始学习~ 和最爱的宝宝一起进步~

  • 课程主题：为海上风电课题建模的软件储备
  • 学生：Yuequ
• 📑计算事前准备——建模流程
  • 🔖 建模流程总目录

  • 钢管架平台建模为例，SACS建模文件默认名称为sacinp.inp

    • 前期设置——单位尺度
      • 可以有几种方法：①在全局界面设置单位；②在模型界面设置单位；③在进入模型空间的对话框选择单位
      • 区别：全局界面设置范围大、模型界面设置细分多
      • ①全局界面设置单位

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      • ②在模型界面设置单位 ——1/4 进入模型界面
      • ②——2/4
      • ②——3/4
      • ②——4/4
    • 前期设置——三维坐标原点
      • 三维坐标原点的位置在软件中没有固定，需要在脑海或者图纸上自己选定，所有的点距离都以此坐标原点为准
    • 建模实操 ——手动建模方式

    • 可以直接手动建模，或者通过向导建模，首先介绍手动建模方式，再介绍向导建模方式，推荐使用向导建模

      • 假设风电基础为一根单桩，那么建模需要对单桩划定 多个节点分段进行计算，两个节点相连则为一个计算单元
      • 对简单的单桩基础建模，可以从泥面线开始向上分段计算。单桩基础属于最简单的模型
      • 建模逻辑推荐为：节点 → 单元 → 设置单元的材料属性 → 节点设置边界条件
      • 在选项卡HOME里集成了节点、单元、板及各自的材料属性编辑，可以较快地操作
      • 主界面简单介绍

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      • 添加节点：

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      • 连接单元：

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      • 设置单元的材料属性：
      • 单桩模型绘制完成

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    • 建模实操 ——向导建模方式

    • 向导建模是对导管架全结构建模的简易方式，无需逐个单元节点单独设置，而是通过内部批量处理省略繁琐步骤

      • 向导建模的引导框在建模全过程显示，同时SACS的多个小窗也可以同时共存
      • 导管架的结构一般分为下部和上部，建模逻辑为：
      • 设置各高程 → 下部支腿 （赋予材料属性） → 支腿桁架 （赋予材料属性） → 上部平台 （赋予材料属性） → offset部件偏移对齐
      • 在进入模型空间时选择第二项 建模向导
      • 设置支腿长度——通过高程
      • 设置支腿斜率
      • 设置后点击 ok ，空间出现已建好的主腿模型，主腿模型会自动赋予节点名称
      • 设置完成后可 关闭向导
      • 一般的导管架设置前两个选项卡即可关闭向导，剩余选项卡按需要设置/边桩/总尺寸/平台梁等，但一般另外绘制

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      • 接下来设置 支 腿材料属性
      • 套筒细节示意

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      • 建模顺序由下至上，接下来进行 最底层泥面层的桁架绘制（最底层桁架为矩形框）
      • 通过高程， 选取对应的俯视视角进行绘制 （输入泥面高程-80则显示-80m高程的平面俯视角）
      • 此时已经有4个支腿角点，通过MEMBER单元连接4角点，命名为H11、H12，完成底层桁架绘制 （此操作不再截图）
      • 连接节点时， 需要规范绘制逻辑，即从左至右，从下至上选择节点，统一绘制逻辑能减少未来操作上的麻烦，因为单元有起点终点之分
      • 增加新节点时，可在连接单元上 打断 获得新的绘制节点，因为在现有单元上添加新节点比较方便，否则单独节点需要计算空间位置，容易出错

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      • 进行 侧面桁架绘制
      • 将视角调整为侧面视角
      • 绘制侧面斜撑， 点击两个节点名 ，即在两个节点之间增加一根斜撑，每层斜撑命名为BR1、BR2一组，BR3、BR4一组…
      • 需要注意，斜撑分有整体一根/对半两根焊接，两种形式，需要分别设置
      • 一个侧面绘制完成后，设置斜撑 截面尺寸 及单元的 材料属性 ，余下三个侧面的材料属性则可以方便copy

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      • 进行上部结构，即平台/甲板/舱板的绘制，绘制逻辑为： 框架线绘制 → 添加板
      • 首先视角转换到平台平面俯视，根据图纸框架尺寸线，注意材料尺寸有两种，在Group label里分别设置两种截面名称
      • 图纸截取，按 高程 区分。注意连接4根桩的主梁一般截面会比较大，在绘制时先区分好W01和W02两种材料
      • 框线绘制完成后，对框线 赋予材料属性 （一般平台钢架为工字钢梁）
      • 一般工字钢等材料，SACS有内置材料库可以直接导入，或选择edit另外编辑需要的截面尺寸
      • 材料库选取后，下方显示主要尺寸
      • 找不到需要的截面尺寸，可以直接edit，从相近的截面修改得来

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      • 梁框架绘制，属性设置完成后， 添加板单元 ，添加操作为选取4个角点创建
      • 板单元添加后， 设置板属性

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      • 基本结构绘制完成后，下一步对细部结构进行微调， Offset操作 对重合的梁管等进行移动和对齐。要注意的是，实际工程中梁和桩不一定直接接触，有可能在之中安装垫板等，需要对应实际调整
      • 两项均勾选上
      • 设置完支腿与斜撑的对接后，设置 上部平台的对齐 ，在设置之前通过DISPLAY—Plan选择高程转换到平台视角，比较方便操作
      • 上部平台需要对齐的原因是：工字钢梁 软件生成是几何中心匹配平台高程 ，但实际工程是 工字钢顶部焊接平台 ，Offset之后放大可以看到板单元位于工字钢梁的顶部，才是正确的，否则板单元会生成在工字钢腰部
      • 工字钢梁高程设置正确后，对 梁与桩柱的重合部分进行偏移 ，一般偏移距离是桩的半径，可通过Member Properties，点击桩单元查看直径和厚度信息
  • 12月19日继续

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  • 绘制底部单元 添加Member ，导管架底部设置4边防尘网 添加三角形板单元 ，防尘网偏移至贴泥面 使用Offsets
  • 底板单元绘制，先 DISPLAY → Plan 转到泥面高程对应的平面视角，再进行绘制
  • 底板框架单元尺寸如下：
  • 单元绘制完成后一定要记得赋予材料尺寸和属性

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  • 有效长度修正（高强混凝土半潜式基础应该没有这一步骤，不过还是可以学习一下的，也就是选修啦）
  • 对于支撑的压杆构件，需要做 有效长度修正
  • 在公式中，Kl即为有效长度，长细比为Kl/r，Cc为临界长细比，两者比值决定受压许用应力的计算公式（Kl即μl，K长度系数也就是上图的μ）
  • 反映在SACS中，就是对杆件的 Y 和 Z 方向两个长度 Ly 和 Lz 进行修正，为什么不修正 X ，因为SACS的杆件生成逻辑是：每个杆件的 局部坐标X轴 默认从一端指向另一端，即 局部坐标X轴 平行于杆件长轴，在此基础上 局部坐标Z轴 与 全局坐标Z轴 反向大同小异，Y轴对应生成
  • 因此软件对杆件有效长度的修正，就是对 局部坐标Z轴长度 或者 局部坐标Y轴长度 进行修正，主要看杆件两端约束形式。例如，对于一节完整的 主腿 ，上下端约束可以认为比较强，那么有效长度系数为1.0，不需修正；将一节 主腿 中间断开，中间连接水平撑时，认为是 一端铰支 ，有效长度系数为2（这与压杆稳定的数值模拟相对实际计算相关，见上上图）
  • 有效长度修正操作：右上角的Member/Plate LCS 按钮打开所有单元的局部坐标系
  • 操作的点选顺序：对于框架的各边进行有效长度修正
  • 中部的长杆件也记得修正
  • 为什么修正 Ky 不修正 Kz ，因为在图中，可以看到杆件绕 Z方向 的扭转约束是由支腿提供（杆件两端支承条件约束），在此方向上约束较强；底板框架杆件绕 Y方向 的扭转，就需要考虑节点约束的影响，需要修正
  • 立面斜撑也需要进行修正
  • 图中， Y轴 垂直屏幕向里，杆件绕 Y轴 旋转，两端都是有约束的；绕 Z轴 时，就需要考虑节点情况，需要修正
  • 记得每一个侧面的斜撑都要修正

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  • 建模流程到此结束，建模时需要注意的点有：
  • 1、每创建一个单元，下一步直接设置单元材料属性；
  • 2、创建单元是注意单位尺寸是否正确；
  • 3、单元杆件的绘制，建议统一绘制顺序以防止后续带来的麻烦；
  • 4、斜撑需要注意打断还是通长；
  • 5、绘制时对话框首先需要对部件命名。
• 📑 施加构件荷载part 1

  • 施加荷载有Load和weight两种方式，load方式可以直接参与到计算中，weight方式需要转换为load才能计算；而在模态计算中则相反 #

  • wieght施加荷载
  • 在工作平台上的荷载，有 均布荷载 和 集中荷载 （设备）
  • 1、施加 均布荷载 的操作为：添加 Surface → 设置 Surface 上的加压
  • 创建Surface的操作逻辑是：选取3个点给定局部坐标系的方向，再选择4个点确定一个平面。平面的影响范围（容差）需要能包括到下部梁
  • 对每个平台甲板都创建一次
  • 按住ctrl选中Surface的4个角点
  • Surface 创建后添加面载
  • 对另一个 Surface 也添加面载
  • 2、集中荷载（设备荷载）
  • 3、其他形式的荷载施加方法
  • 添加单元荷载：例如在平台边缘添加一圈护栏
  • 添加单元荷载的集中力选项： 如果在前期建模时注意了单元建模顺序（统一从左至右、从下至上创建单元），则在此步骤就不会乱，因为涉及到了单元的起点终点顺序。
  • 添加节点荷载：例如在平台上的吊机
  • 4、weight转换为load
  • 首先给定一个转换中心：
  • 然后转换weight： weight给定一个竖向的加速度，就转换成为load了
  • 转换完成后可以在load查看到：
• 📑 施加构件荷载part 2——12月20日继续
  • 其他设置：
  • Environment设置——阻力系数
  • Environment设置——海洋生物附着
  • 海洋生物可以在display里面设置显示，海洋生物附着对海工结构自重、截面尺寸和波浪荷载有较大影响，注意不要漏项
  • Environment设置——风、浪、流的设置
  • 波浪设置：
  • 风设置：勾选Wind，在Wind Ⅱ中是风压面设置，需要先定义一个风压面，一般为侧面墙等
  • 首先定义风压面 Areas and Volumes ，在右侧模型上按住ctrl选择4角点
  • 流设置：

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• 📑 荷载组合
  • weight荷载组合设置：
  • load荷载组合设置：
  • 组合分析：

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  • 小结：
  • 1、施加荷载有两种方法，weight和load方法，一般weight需要转为load计算；
  • 2、除了主要荷载和设备荷载，对于实际情况还需要考虑海洋生物附着、阳极块的荷载（暂未列出操作）等；
• 📑 DATA源文件编辑
  • 建模和荷载、工况分析设置完成后，可以切换回SACS主界面，使用 data file/记事本 打开模型文件
  • 输出报告选项位置：
• 🗞笔记总结

• ​本次课程的体验及收获