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拱壩有限元分析的過程復用與程序開發

發表時間:2022-04-05 22:08 閱讀:
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      拱壩是國內外水利水電工程擋水建筑物廣泛采用的壩型之一。拱壩以其材料強度發揮充分,承載能力大,體積小、泄洪布置方便,潛在安全度高及抗震能力好等優點,而受到國內外壩工界的重視。
      有限元分析單元法是高拱壩應力分析計算的重要方法。與傳統的拱梁分載法相比,有限單元法不但可以比較合理地考慮拱壩的整體作用,還能夠進行各種復雜條件下拱壩的受力分析。隨著計算機技術的發展和有限元等效應力法的提出,有限單元法越來越廣泛地應用于拱壩的分析。拱壩有限元分析要求設計人員熟練掌握軟件功能、熟悉有限元計算理論并具有豐富的工程應用經驗,普通設計人員的應用效率通常不高。有限元分析通常包括前處理、分析計算和后處理3個步驟,其中前處理是一項復雜而關鍵的工作,前處理的質量直接影響著分析結果。前處理包括建立分析模型、網格劃分、施加約束等內容,質量要求高,處理耗時長,優化調整工作量大,是有限元分析的難點。
      不同拱壩的有限元分析過程具有一定的相似性,分析研究其過程復用對于提升拱壩有限元分析的質量和效率具有重要意義。以常用的有限元分析軟件ANSYS為例,它的命令流運行方式為用戶提供了更為靈活高效的分析手段,通過對命令流文件的編寫和修改,可以方便地總結經驗,重用分析過程。但是,命令流文件的使用對設計人員軟件應用能力和理論知識水平的要求較高,一般設計人員難于掌握。基于VB和ANSYS對拱壩有限元分析進行二次開發,形成友好、方便、易用的人機交互系統,將復雜、難于理解和掌握的ANSYS命令流進行封裝,并后臺調用有限元程序進行前處理、分析計算及后處理,設計人員無需熟練掌握有限元軟件也能方便地進行拱壩有限元分析,可顯著提高工作效率。
      Visual Basic,簡稱VB,是Microsoft公司推出的一種Windows應用程序開發工具,是當今世界上使用最廣泛的編程語言之一。VB提供了開發Microsoft Windows(R)應用程序最迅速、最簡捷的方法。無論是開發功能強大、性能可靠的商務軟件,還是編寫能處理實際問題的實用小程序,VB都是最快速、最簡便的方法。
      ANSYS軟件是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件,由美國ANSYS公司開發,是現代產品設計中的高級CAE工具之一,是水電工程中大壩、地下洞室、發電廠房等水工建筑物進行有限元分析的高效工具。
      基于VB和ANSYS的拱壩有限元分析二次開發系統的基本結構見圖1,用戶通過交互界面輸入建模分析參數,程序根據輸入的參數生成相應的命令流文件,后臺調用ANSYS軟件建模計算并生成結果文件,系統再根據用戶的設定將部分關鍵結果處理并反饋到交互界面,輔助分析判斷計算結果,得到結論。


                                           專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決方案
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