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基于MDT的轻钢结构参数建模程序与ANSYS接口技术研究

李春燕  
【摘要】:我国对多高层钢结构的研究还处于起动阶段,尤其在西部地区,研究力度还不够,设计和施工各个技术环节还存在不少问题。这些都急需解决,以利于钢结构在我国健康快速发展。 近年来,随着计算机技术的不断发展,模拟试验已经成为试验技术的组成部分,尤其对于大型结构与复杂结构,组织实验室试验非常困难,若应用计算机仿真技术对其受力过程、应力分布或破坏过程进行分析,省时又省力,低耗且直观。 目前,数值模拟结合计算机技术形成的应用软件在工程中得到广泛的应用。国际上著名的有限元通用软件ANSYS已经成为土木建筑行业CAE仿真分析软件的主流,对工程校验、仿真计算有着广泛的应用前景。 但在ANSYS前处理器的建立模型过程中却存在一些不足,当模型稍有复杂或修改内容稍多时,建模过程既繁琐又费时。虽然ANSYS自身带有参数化设计语言APDL,但APDL语言本身功能有限,并不提供图形化界面输入,模型修改必须从源程序开始,给结构设计与分析带来诸多不便。 在轻型钢结构的数值模拟试验分析过程中,为了加快ANSYS的分析进程,节省用户在创建与修改模型过程中所花费的大量时间,本文在Mechanical Desktop(简称MDT)计算机辅助设计软件平台上开发了轻钢结构参数建模程序。在程序交互式界面中输入一些参数,就可以建立不同截面与不同形状的钢梁几何模型及钢柱几何模型;不同连接形式的梁柱节点几何模型,如理想铰接、半刚性连接(双腹板角钢连接、上下翼缘与双腹板角钢连接、上下翼缘角钢连接、外伸端板连接、T型键连接)与刚性连接。程序生成的这些几何模型能够与有限元分析软件ANSYS接口,在ANSYS环境中,对它们进行数值模拟及三维仿真分析。 对程序的应用选用了大跨度钢结构工字型曲梁,对其进行参数分析,总结出在不同支座条件下,不同跨长与跨高曲梁的最大承载能力、内力系数及地震波响应曲线。为工程设计提供重要的参考。 在程序的应用过程中得出的结论为:本文所开发的“钢结构参数建模程序”给结构设计提供了一个快捷方便的图形参数化建模工具,增强了ANSYS前处理能力,从而加快了结构数值模拟及三维仿真分析的进程,实现结构设计与分析一体化。


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