CN111259575A - 复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法 - Google Patents
复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111259575A CN111259575A CN201811451506.9A CN201811451506A CN111259575A CN 111259575 A CN111259575 A CN 111259575A CN 201811451506 A CN201811451506 A CN 201811451506A CN 111259575 A CN111259575 A CN 111259575A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- model
- node
- software
- pipe
- finite element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 241001139947 Mida Species 0.000 claims abstract description 24
- 241000282806 Rhinoceros Species 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明涉及钢结构节点设计领域，具体是一种复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法；包括以下步骤，步骤1、采用Midas Gen软件进行管结构整体计算分析；步骤2、采用AutoCAD软件或Rhinoceros软件创建管节点的实体模型；步骤3、采用Rhinoceros对实体模型进行处理，生成曲面网格模型；步骤4、生成的曲面网格模型以板单元形式导入到Midas Gen软件中进行整体计算分析并查看节点的计算结果。本发明在整体模型中进行管节点有限元分析，节点的边界条件与实际保持一致，保证了计算结果的准确性。克服了单独进行节点有限元分析时边界约束不准确导致的计算结果偏差。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构节点设计领域，具体是一种复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法。
背景技术
管结构以相贯节点及板连接节点为主。对于简单的相贯节点和板连接节点，《钢结构规范》(GB50017)和《钢管结构技术规程》(CECS280)对其承载力的计算有明确的规定。但由于管结构的节点形式变化多样，当连接的杆件增多、受力更加复杂时，其传力机制及破坏机理更加不明确，规范给出的计算方法难以适用。针对此类复杂管结构节点的设计目前普遍采用节点有限元法进行设计，辅助以节点试验进行验证。
在节点的有限元法设计中，边界与荷载是影响模型真实性和节点分析结果准确性的两个重要因素。节点有限元分析有两种方式，第一种是子模型方式，采用普通建筑结构设计软件，在整体模型中分析，通常整体模型中梁柱杆件都是一维单元，墙板为二维单元。需要设计的节点也采用二维或三维单元，建立划分好网格的细部有限元模型，节点的细部模型与结构整体模型进行绑定处理，通过对整体模型的计算分析就可以实现节点的设计。这种方式节点边界条件和实际一致，计算结果较为精确。但是对于管结构，由于多角度及弯弧的存在，在整体模型中建立划分好网格的节点细部模型，基本上难以实现；第二种是采用大型通用有限元软件，用相应的建模软件用二维或三维单元建立节点细部有限元模型并划分网格，对独立的节点模型设置边界条件和荷载条件进行有限元分析。这种方式对节点设置边界条件和荷载，是目前最常用的，缺点是节点的约束与实际情况不一致，需要从整体模型中提取不同组合下的杆件荷载并施加到节点上，效率低下，得到的分析结果与实际会有一定的差别，导致结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种，能够快速的实现在整体模型中节点有限元模型的建立，大大提高了建模效率，同时对于钢管结构节点的边界设置更加准确，得到的结果更加准确。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法，其用到Midas Gen软件、AutoCAD软件、Rhinoceros软件，其特征是：包括以下步骤，
步骤1、采用Midas Gen软件进行管结构整体计算分析；
步骤2、采用AutoCAD软件或Rhinoceros软件创建管节点的实体模型；
步骤3、采用Rhinoceros对实体模型进行处理，生成曲面网格模型；
步骤4、生成的曲面网格模型以板单元形式导入到Midas Gen软件中进行整体计算分析并查看节点的计算结果；
其中，采用Midas Gen对钢管结构整体计算分析时，确定管结构的杆件截面尺寸大小，导出DXF文件格式的杆件轴线模型。
所述的复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法，导出的轴线模型基础上建立节点的三维实体模型，保证节点位置与整体模型中一致；此步骤在AutoCAD软件或Rhinoceros软件中操作；其方法包括
步骤1、确定需要分析节点的杆件长度，一般取管径的3-5倍；
步骤2、通过对轴线进行拉伸等操作创建管的实体模型；
步骤3、通过布尔运算，实现管节点的相贯；
步骤4、创建节点加劲板、盖板；
步骤5、用Rhinoceros生成曲面网格模型之前，将节点曲面模型通过布尔运算进行合并；
步骤6、用Rhinoceros软件将合并的曲面模型转换为网格，生成网格模型，网格尺寸大小根据精度要求设置，可取10-100mm，并保存为DXF文件格式；
步骤7、Midas Gen软件中删除节点分析部位的对应长度的杆件轴线，导入DXF网格模型，根据管壁厚的大小，设置相应导入的板单元厚度；将整体模型中杆单元与管节点的板单元交接处的节点进行绑定处理，完成节点的边界条件设置；
步骤8、在Midas Gen软件中进行整体模型的计算分析，通过查看板单元的应力实现管节点的一体化设计。
本发明相对现有技术有如下优点及积极效果：
（1）本发明在整体模型中进行管节点有限元分析，节点的边界条件与实际保持一致，保证了计算结果的准确性。克服了单独进行节点有限元分析时边界约束不准确导致的计算结果偏差。
（2）本发明在整体模型中进行管节点有限元分析，充分利用了整体结构加载以及荷载组合的优势，不需要单独施加荷载，一次计算就能得到节点在所有荷载组合作用下的计算结果，提高了多工况下节点设计的效率。
（3）通过Rhinoceros软件建模，实现管节点的快速有限元建模，生成的网格模型能够直接导入到Midas Gen软件中，解决了Midas Gen软件中难以建立管节点有限元模型的难题，保证了整体模型中节点有限元分析的顺利实现。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
一种复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法，其用到Midas Gen软件、AutoCAD软件、Rhinoceros软件，其特征是：包括以下步骤，
步骤1、采用Midas Gen软件进行管结构整体计算分析；
步骤2、采用AutoCAD软件或Rhinoceros软件创建管节点的实体模型；
步骤3、采用Rhinoceros对实体模型进行处理，生成曲面网格模型；
步骤4、生成的曲面网格模型以板单元形式导入到Midas Gen软件中进行整体计算分析并查看节点的计算结果；
其中，采用Midas Gen对钢管结构整体计算分析时，确定管结构的杆件截面尺寸大小，导出DXF文件格式的杆件轴线模型。
所述的复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法，导出的轴线模型基础上建立节点的三维实体模型，保证节点位置与整体模型中一致；此步骤在AutoCAD软件或Rhinoceros软件中操作；其方法包括
步骤1、确定需要分析节点的杆件长度，一般取管径的3-5倍；
步骤2、通过对轴线进行拉伸等操作创建管的实体模型；
步骤3、通过布尔运算，实现管节点的相贯；
步骤4、创建节点加劲板、盖板；
步骤5、用Rhinoceros生成曲面网格模型之前，将节点曲面模型通过布尔运算进行合并；
步骤6、用Rhinoceros软件将合并的曲面模型转换为网格，生成网格模型，网格尺寸大小根据精度要求设置，可取10-100mm，并保存为DXF文件格式；
步骤7、Midas Gen软件中删除节点分析部位的对应长度的杆件轴线，导入DXF网格模型，根据管壁厚的大小，设置相应导入的板单元厚度；将整体模型中杆单元与管节点的板单元交接处的节点进行绑定处理，完成节点的边界条件设置；
步骤8、在Midas Gen软件中进行整体模型的计算分析，通过查看板单元的应力实现管节点的一体化设计。
本发明相对现有技术有如下优点及积极效果：
（1）本发明在整体模型中进行管节点有限元分析，节点的边界条件与实际保持一致，保证了计算结果的准确性。克服了单独进行节点有限元分析时边界约束不准确导致的计算结果偏差。
（2）本发明在整体模型中进行管节点有限元分析，充分利用了整体结构加载以及荷载组合的优势，不需要单独施加荷载，一次计算就能得到节点在所有荷载组合作用下的计算结果，提高了多工况下节点设计的效率。
（3）通过Rhinoceros软件建模，实现管节点的快速有限元建模，生成的网格模型能够直接导入到Midas Gen软件中，解决了Midas Gen软件中难以建立管节点有限元模型的难题，保证了整体模型中节点有限元分析的顺利实现。
Claims (2)
1. 一种复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法，其用到Midas Gen软件、AutoCAD软件、Rhinoceros软件，其特征是：包括以下步骤，
步骤1、采用Midas Gen软件进行管结构整体计算分析；
步骤2、采用AutoCAD软件或Rhinoceros软件创建管节点的实体模型；
步骤3、采用Rhinoceros对实体模型进行处理，生成曲面网格模型；
步骤4、生成的曲面网格模型以板单元形式导入到Midas Gen软件中进行整体计算分析并查看节点的计算结果；
其中，采用Midas Gen对钢管结构整体计算分析时，确定管结构的杆件截面尺寸大小，导出DXF文件格式的杆件轴线模型。
2.根据权利要求1所述的复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法，其特征是：导出的轴线模型基础上建立节点的三维实体模型，保证节点位置与整体模型中一致；此步骤在AutoCAD软件或Rhinoceros软件中操作；其方法包括
步骤1、确定需要分析节点的杆件长度，一般取管径的3-5倍；
步骤2、通过对轴线进行拉伸等操作创建管的实体模型；
步骤3、通过布尔运算，实现管节点的相贯；
步骤4、创建节点加劲板、盖板；
步骤5、用Rhinoceros生成曲面网格模型之前，将节点曲面模型通过布尔运算进行合并；
步骤6、用Rhinoceros软件将合并的曲面模型转换为网格，生成网格模型，网格尺寸大小根据精度要求设置，可取10-100mm，并保存为DXF文件格式；
步骤7、Midas Gen软件中删除节点分析部位的对应长度的杆件轴线，导入DXF网格模型，根据管壁厚的大小，设置相应导入的板单元厚度；将整体模型中杆单元与管节点的板单元交接处的节点进行绑定处理，完成节点的边界条件设置；
步骤8、在Midas Gen软件中进行整体模型的计算分析，通过查看板单元的应力实现管节点的一体化设计。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811451506.9A CN111259575B (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811451506.9A CN111259575B (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111259575A true CN111259575A (zh) | 2020-06-09 |
| CN111259575B CN111259575B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=70948454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811451506.9A Active CN111259575B (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111259575B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113128092A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-16 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种结构动力弹塑性分析纤维模型的快速转换方法 |
| CN113128093A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-16 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种结构动力弹塑性分析纤维模型的转换系统 |
-
2018
- 2018-11-30 CN CN201811451506.9A patent/CN111259575B/zh active Active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 余流;张印;代跃强;: "异形复杂钢网壳安装技术" * |
| 王美伦;甘明;: "参数化设计在复杂形态建筑结构设计中的应用探究" * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113128092A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-16 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种结构动力弹塑性分析纤维模型的快速转换方法 |
| CN113128093A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-16 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种结构动力弹塑性分析纤维模型的转换系统 |
| CN113128092B (zh) * | 2021-04-23 | 2022-06-17 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种结构动力弹塑性分析纤维模型的快速转换方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111259575B (zh) | 2023-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110555229B (zh) | 一种无网格固体力学仿真方法、电子设备及存储介质 | |
| CN108959726B (zh) | 一种自动生成网架bim模型的方法 | |
| Meneghetti et al. | Averaged strain energy density evaluated rapidly from the singular peak stresses by FEM: cracked components under mixed-mode (I+ II) loading | |
| CN104123400B (zh) | 基于力法的Global‑Local细节有限元分析方法 | |
| CN111259575B (zh) | 复杂钢管节点整体模型的有限元分析设计方法 | |
| CN102968542A (zh) | 应用ansys软件进行输电铁塔结构分析的方法 | |
| EP3134836A1 (en) | Computer-implemented method for simulating behavior of a screw connection between metal components of engineering structures | |
| CN112163256A (zh) | 基于有限元分析与bim的模板支架模型的建立与分析方法 | |
| CN112380650B (zh) | 工作装置结构件设计方法 | |
| CN112926213A (zh) | 一种热损伤边界元测定方法、系统、介质、设备、终端 | |
| CN108491612A (zh) | 为复合管液压胀形工艺提供选材方案的有限元模拟方法 | |
| CN103366056A (zh) | 基于有限元分析的机械零件圆柱度误差的测量方法 | |
| CN112464401B (zh) | 一种金属材料焊点的精准建模方法 | |
| CN103272982A (zh) | 金属薄壁件铆接装配的铆钉镦粗方向确定方法 | |
| Epstein et al. | Finite element studies for correlation with block shear tests | |
| CN112395685A (zh) | 一种适用于增材制造的拓扑优化自行车组件设计方法 | |
| CN104732043A (zh) | 变电架构的设计方法 | |
| Sravan et al. | Simulation-driven design approach for design and optimization of blankholder | |
| CN103678753B (zh) | 一种分离界面连接强度的有限元计算方法 | |
| CN111191395B (zh) | 一种嵌套模型建模方法及设备 | |
| Shahani et al. | Experimental investigation and finite element analysis of fatigue crack growth in pipes containing a circumferential semi-elliptical crack subjected to bending | |
| Sampaio et al. | Analysis of BIM implementation in structural projects | |
| CN103745068A (zh) | 一种套筒铆接结构的有限元建模方法 | |
| Attiyah et al. | Finite element modelling of concrete shrinkage cracking in walls | |
| CN103177163A (zh) | 一种复杂整体结构件铣削变形的随动预测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |