索梁结构有限元分析系统的研究及开发

论文摘要

索梁结构由于造型新颖丰富、构思巧妙、性能优良而越来越受到人们的青睐,被广泛应用于大跨度结构等形式中,显示出巨大的生命力和广阔的应用前景。随着其应用领域不断拓宽,结构形态越来越多样化,传统的分析计算方法已难以满足工程应用的需求,而现有结构辅助分析软件行业针对性不强,在工程建模及其后处理方面缺乏较好的支持,并且针对索梁结构的特点并无良好的解决方案,这给工程应用分析人员带来了不便。本文从索梁结构特点出发,围绕索梁结构计算机辅助工程分析需求,对索梁结构计算机辅助工程分析系统及其关键实现技术作了较为深入的研究,并开发了适合索梁结构的辅助工程分析软件。本文首先在分析了国内外CAE软件发展现状的基础上,针对索梁结构的特点及其计算机辅助工程分析的需求,提出了一种基于AutoCAD图形处理平台的集索梁结构找形和载荷态分析于一体的计算机辅助工程分析的总体设计方案。然后针对索梁结构计算机辅助工程分析系统所涉及的多种找形技术及载荷态分析处理技术、系统参数化设计技术以及基于约束库的工程建模技术等关键技术进行了较为深入的研究。提出了一种基于AutoCAD图形处理平台的集索梁结构找形和载荷态分析于一体的系统总体方案。基于索梁结构工程模型的多种特征约束分析,总结了工程建模的基本原理,给出了一种基于约束库的参数化工程建模方法,提高了工程应用分析的前处理效率,扩充了系统的工程应用面;基于索梁结构计算机辅助工程分析系统,建立了一套适合索梁结构分析的参数化设计语言C-BPDL,并提出了一种开放性的C-BPDL宏处理器体系结构,为结构分析参数化、批命令处理以及基于系统的二次开发等提供了支持。最后,在以上关键技术研究的基础上,以AutoCAD作为图形处理平台,采用面向对象的思想,开发了索梁结构计算机辅助工程分析系统。该系统具有人机交互界面好、建模快速、操作方便、后处理功能强大等特点,已经在实际企业应用中得到了验证,并取得了较好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本论文的选题背景与意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.2.1 CAE 概述
• 1.2.2 CAE 技术存在的问题及发展趋势
• 1.2.3 常用CAE 软件概述
• 1.2.4 索梁结构CAE 软件发展现状
• 1.2.5 现有建筑结构CAE 分析软件不足之处及发展趋势
• 1.3 本论文的研究目的和内容
• 1.3.1 本论文的研究目的
• 1.3.2 本论文研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 索梁结构CAE 系统总体方案设计
• 2.1 索梁结构分析及其CAE 需求
• 2.1.1 常用张拉索梁结构分析
• 2.1.2 索梁结构CAE 系统设计的需求分析
• 2.2 CAE 图形支持平台 AutoCAD 及其二次开发技术
• 2.2.1 系统运行支撑平台的选取
• 2.2.2 几种主要的AutoCAD 二次开发技术比较
• 2.2.3 AutoCAD 的ObjectARX 开发环境
• 2.3 索梁结构CAE 系统的总体方案设计
• 2.3.1 系统设计目标
• 2.3.2 索梁结构CAE 系统的总体方案设计
• 2.4 索梁结构CAE 系统功能模块分解及详细设计
• 2.4.1 系统功能模块分解
• 2.4.2 功能模块详细设计
• 2.5 本章小结
• 3 索梁结构CAE 系统实现的部分关键技术
• 3.1 基于约束库的工程建模技术
• 3.1.1 基于约束库的工程建模的基本原理
• 3.1.2 基于约束库的参数化建模技术
• 3.2 索梁结构CAE 参数化设计技术
• 3.2.1 索梁结构CAE 参数化概述
• 3.2.2 索梁结构CAE 参数化设计语言C-BPDL
• 3.2.3 C-BPDL 宏及其处理器体系结构
• 3.3 索梁结构的非线性有限元分析
• 3.3.1 非线性原理
• 3.3.2 杆、梁、索单元的单元刚度矩阵
• 3.3.3 索梁结构的找形分析和载荷态处理
• 3.4 本章小结
• 4 索梁结构CAE 系统的开发及工程实例
• 4.1 索梁结构CAE 系统开发总体方案
• 4.2 索梁结构CAE 系统部分模块的开发
• 4.2.1 索梁结构CAE 系统的界面定制
• 4.2.2 索梁结构CAE 系统后处理模块的开发
• 4.3 索梁结构CAE 系统工程应用实例
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 攻读学位期间发表的论文
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录