计算机辅助结构设计和应用探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 计算机辅助结构设计和应用探讨 【摘 要】计算机辅助结构设计 的应用，结构设计人员不但可以计算复 杂的结构体系，而且节省了结构设计时 间，为多方案反复比较提供了可能。在 使用计算机辅助结构设计和分析实际生 产问题时，需要针对其中某些复杂多变 的集成问题设计更为适用的实验模型： 一种基于统一模型库方式的组件式 CAD/CAE 集成框架，以结构 CAD/CAE 集成模型库为框架底层，以几何造型、 可视化交互、第三方 CAD、第三方 CAE 等组件为中间组件层，此种集成 框架能扩大计算机辅助结构的应用范围。 中国论文网 /8/view-12982673.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 【关键词】计算机；结构设计； 应用探讨 随着国民经济的高速发展，人们 生活水平不断提高，对建筑的要求越来 越高，结构体系越来越复杂。这就在技 术层面上要求结构设计人员应用计算机 辅助设计软件，使之不但可以计算各种 复杂的空间结构的静力及动力问题，而 且还可进一步对各种形式的结构方案进 行经济比较而取得优化的结果。其中计 算机辅助设计（ComputerAided Design，CAD）技术与计算机辅助工程 （ComputerAided Engineering，CAE） 技术的集成是当今计算机辅助领域中研 究热点之一，目的是将代表先进几何建 模技术的 CAD 技术与代表强大分析计 算能力的 CAE 技术紧密结合，以适应 现代产品的动态设计特性的要求。 1.计算机辅助结构设计的发展状 况 计算机辅助结构设计的发展也是 随着我国经济建设和互联网技术的发展 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 而不断改进的，以往的计算机辅助结构 设计存在很多的问题，毋庸置疑的是目 前我国的计算机辅助结构设计有一定的 改进，其应用的范围和方式也有很大的 改善。 1.1 以往的计算机辅助结构设计 的不足 上世纪，我国计算机发展的程度 不够大，信息化普及范围不大，使得计 算手段上发展的滞后，尽管结构设计人 员希望在制订结构方案时能进行多方案 比较，但因手工计算工作量大，计算简 图不尽合理，无法对复杂的三维结构进 行较准确的分析，工时过长而难以实现。 1.2 现在计算机辅助结构设计的 发展 如今计算机运算速度的加快和贮 存增大，使各种复杂的空间结构分析时 间大大缩短，而精度大大提高，在短时 间内即可通过多方案比较，找出技术先 进、经济合理的结构方案。在结构工程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 试验中，计算机辅助试验软件的应用， 人们开始探索利用计算机模拟试验的可 能。一个规范的设计工程，首先要考虑 其计算机模拟试验发生的可能性，再要 对其结构进行精确的分析，所以目前在 工程中应用较多的分析软件主要有三类： 第一类是基于薄壁理论三维结构的有限 元分析软件，薄壁柱理论的优点是自由 度少，使复杂的高层结构分析得到了简 化，但是，实际工程中剪力墙难于满足 薄壁理论假定，计算出人大，精度难得 保证；第二类是基于薄板理论的有限元 分析软件，把无洞口或较小洞口的剪力 墙模型简化成一个板单元，把较大洞口 的剪力墙模型简化成板梁连接体系，这 类软件对剪力墙模型简化也不够理想； 第三类是基于壳元理论的二维结构有限 元分析软件，由于壳元即有平面内刚度， 又具有平面外刚度，用壳元模拟剪力墙 和楼板可较好地反映其实际受力状态， 理论上较科学，分析精度较高。目前在 各种工程设计中，计算机辅助实验软件 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 运用的实验模型也有很多改善，现阶段 的结构设计人员采用的计算模型主要有 三种：第一种是采用单棍框架简化计算， 其计算精度较低，误差较大；第二种方 法是采用框架模型计算，其缺点是只能 按一层框架分析，其上部砖混结构的风 荷载，地震荷载所产生的内力无法传递 到底框梁上，计算精度不高；第三种方 法是采用壳元理论三维结构有限元分析 软件，把砖墙看作低强度的剪力墙进行 计算，其计算精度较高。由此设计人员 可以发现很多计算机模拟试验的优点： 它不受空间尺寸和时间长短的限制，可 以提供完整清晰的数据和图形。 2.计算机辅助结构软件运用注意 要点 结构设计人员在应用计算机辅助 结构软件在进行结构分析计算时，要保 持头脑清醒，充分认识到目前计算机辅 助结构设计软件还很不完善，不要对计 算机辅助结构设计软件过分依赖，要充 分发挥设计人员的主观能动性，坚持以 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 人为主，以机为辅，从实际出发。 2.1 确定好计算机软件的前提条 件 在计算前合理选择结构受力体系， 最好是通过多方案比较确定结构受力体 系，如果没有一个相对合理的受力体系， 而运用计算机辅助结构设计软件进行分 析，决不会有合理的结果，盲目的进行 计算，只有导致不合理的分析数据。同 理，计算参数是计算的前提条件，在运 用计算机进行数据运行时，如果前提条 件不合理或错误，即计算参数的选定出 现偏差，那只会带来不合理或错误的结 果，从而导致工程事故，如某框架设计 因参数不合理，出现了明显的计算错误。 2.2 检测和验证实验软件 检测和验证工作通常应有一定设 计经验的结构工程师进行，其内容应包 括软件适用的运行环境、适用范围、软 件的计算精度、可能出现的问题，以及 应用时注意的事项。如我院所有应用的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 软件，都经过数名有经验的工程师进行 检测和验证，确认软件可运用于工程项 目后方可投人使用，并在使用过程中收 集使用者的反馈信息，报请有关编制单 位协调解决在运行中出现的问题。 2.3 加强计算机设计软件的选取 与管理 选择使用计算机辅助设计软件时， 要选用具有相当开发实力的正规开发商， 这样在软件升级和售后服务等诸多方面 才能达到保障。切不可采用盗版软件， 盗版软件的出错率是随机进行的，以免 造成不必要的经济损失。在计算机设计 软件运行过程中要严格对计算机进行管 理，防止计算机病毒的侵蚀。如采用局 域网络版软件时，可要求所有局域网的 所有的计算机不安装光盘和软盘，只有 系统管理员所用的机器上安装光盘和软 盘，所有外来软件必须杀毒后方可拷人 系统内，以防病毒破坏数据系统。并对 系统进行定期检查，一经发现病毒，立 即杀毒。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 3.计算机辅助结构设计的应用： 集成框架的发展 计算机辅助结构设计，即结构 CAO，是结构设计人员的有力工具。结 构 CAO 的应用普及率，是衡量设计单 位技术水平的重要标志。集成框架大体 分位三类：模型数据共享式的集成框架； 单一平台上的简单集成框架；组件式 CAD 与 CAE 的集成框架。第一类框 架采用标准数据交换文件、文本文件或 数据库等数据存储方式进行模型数据的 存储，同时利用 CAD 软件及 CAE 软 件的二次开发技术实现相关的设计与分 析功能。该类集成框架具有集成简单、 建模方便等优点，使用最多。第二类包 括 CAE 平台上 CAD 集成和 CAD 软 件平台的 CAE 集成。第三类是通过调 用 CAD 组件和其它相关组件，可方便 地对几何模型数据、工程信息数据及有 限元模型数据进行统一管理，同时借助 第三方专业化 CAE 软件平台的二次开 发，可实现强大的有限元分析与计算功