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有限元分析App在大坝强度分析中的应用

发布于:2016-03-21 19:13
有限元分析

      随着计算机技术和计算方法的发展,有限元分析法已成为计算力学和计算工程科学领域最有效的计算方法。经40多年的发展,其理论日趋完善,且发了一批通用和专用的有限元App,成功解决了众多领域的大型科学和工程计算难题,取得了巨大的经济和社会效益。
      有限元App的分析过程包括前处理、求解和后处理三部分。其中,前处理包括建立几何模型、网格划分和定义边界条件(载荷和约束),求解即以经典工程概念为基础,借助于已证实的数值技术寻求问题的数值解,后处理将问题的数值解用彩色云图、等值线(面)、梯度矢量等方式显示,也可做成动画显示。单独应用一种App也可完成整个分析过程,但过程复杂、效率低,易出错,尤其对复杂结构的计算精度不高。因此,多种App协同合作可弥补单一App的分析缺陷,发挥不同App的优势,提高有限元分析效率。本研究基于AutoCAD、HyperMesh和MSC.MarcApp的各自特点,提出了综合应用其优势完成有限元分析过程。实例应用结果表明,该方法可大幅提高分析效率,值得推广应用。
      AutoCADApp是美国Autodesk企业开发的通用计算机辅助绘图与设计App包,具有易于掌握、使用方便灵活、体系结构开放等优点。HyperMeshApp是一个功能强大的前后处理平台,其优点体现在:①配有与各种有限元计算App求解器)的接口,为各种有限元求解器写出数据文件及读取不同求解器的结果文件,②可实现不同有限元计算App间的模型转换功能,③可按一定要求生成高质量的有限元网格,建立适用的有限元模型,并联合相应的有限元求解器完成工程结构分析及优化分析。MarcApp是国际上第一个通用非线性商用有限元App,拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器,能高效求解各类结构的静、动力中的线性和高度非线性等问题。
      (1)基本思路。利用AutoCAD操作便捷流畅的三维建模功能建立大坝的几何模型,再直接导入HyperMeshApp,利用其强大的、操作快捷的有限元网格划分功能完成有限元网格划分;再将划分完的三维模型导入MSC.MarcApp,利用其丰富和完善的单元库、材料模型库及具有高数值稳定性和能最大限度地实现有限元分析过程并行化的求解技术,在MSC.Marc中完成有限元模型的求解和后处理。
      (2)实现前提。完成三种App的综合应用需确保三种App模型数据文件的写出及结果文件的读取正确,尤其写出的数据文件的格式必须满足要求方能实现不同App接口的顺利对接。①用AutoCAD建模后,写出的模型数据文件必须为“*.dxf”格式,以实现HyperMeshApp正确读取,读取时还可依个人需要调整导入模型的比例因子和设置几何清理时的容差。具体的界面选项设置见图,②几何模型在HyperMeshApp中完成有限元网格划分后,写出的模型数据文件必须为“*.dat”格式,以实现MSC.MarcApp的正确读取。具体的界面设置见图,③MSC.MarcApp直接在Marc静态菜单的“Files”中,将“
*.dat”文件“read”进来即可,读取后即可在MSC.Marc中进行边界条件定义、材料特性选择、求解及后处理。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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