[發(fā)明專利]一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810665772.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN108897943A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉占省;張維廉;薛素鐸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟A：在計(jì)算機(jī)中，獲得車輻式索桁架結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力成型態(tài)BIM模型即柔性拉索的理論模型；

步驟B：通過三維掃描技術(shù)，獲得生產(chǎn)出的柔性拉索實(shí)體模型即柔性拉索的數(shù)字模型；

步驟C：修正步驟B中的柔性拉索實(shí)體模型；

步驟D：通過計(jì)算機(jī)對(duì)柔性拉索的理論模型和實(shí)體模型的擬合面的特征點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字模擬預(yù)拼裝；

步驟E：通過有限元軟件ANSYS對(duì)擬合面誤差進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：所述的步驟A具體為：根據(jù)有限元軟件ANSYS提取預(yù)應(yīng)力成型態(tài)節(jié)點(diǎn)位移，得到預(yù)應(yīng)力成型態(tài)節(jié)點(diǎn)三維坐標(biāo)，導(dǎo)入BIM模型中，建立車輻式索桁架預(yù)應(yīng)力成型態(tài)的BIM三維模型，即BIM三維理論模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：所述的車輻式索桁架預(yù)應(yīng)力成型態(tài)為車輻式索桁架屋蓋結(jié)構(gòu)在施工張拉成型后的施工目標(biāo)型態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：所述的車輻式索桁架預(yù)應(yīng)力成型態(tài)節(jié)點(diǎn)三維坐標(biāo)為根據(jù)ANSYS提取預(yù)應(yīng)力成型態(tài)節(jié)點(diǎn)位移值(Δx₁,Δy₁,Δz₁)，與找力前的對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)三維坐標(biāo)(x₁’,y₁’,z₁’)進(jìn)行計(jì)算(Δx₁+x₁’＝x₁,Δy₁+y₁’＝y(tǒng)₁,Δz₁+z₁’＝z₁)得到的三維坐標(biāo)(x₁,y₁,z₁)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：所述的車輻式索桁架預(yù)應(yīng)力成型態(tài)BIM三維模型為Revit、Bentley或Catia等BIM三維可視化建模軟件，根據(jù)計(jì)算出的預(yù)應(yīng)力成型態(tài)節(jié)點(diǎn)三維坐標(biāo)，通過一定的建模技術(shù)手段，如Revit中建立基于線的公制常規(guī)族等，得到的BIM三維模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：通過三維掃描設(shè)備，對(duì)加工好的的柔性拉索構(gòu)件進(jìn)行掃描；柔性拉索是自然狀態(tài)下徑直放置；或者是在生產(chǎn)索道上張拉到設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值狀態(tài)放置；或者是直接掃描下料時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉狀態(tài)，再分別掃描兩端索頭等；

重復(fù)步驟A-E獲取所有拉索的三維掃描模型，即拉索的實(shí)體模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：修正柔性拉索實(shí)體模型首先根據(jù)材料力學(xué)，柔性拉索為理想柔性，不承受壓力和彎矩；線彈性材料，符合胡克定律；計(jì)算得到柔性拉索的徑向伸長(zhǎng)量，通過BIM軟件修正拉索實(shí)測(cè)模型成型態(tài)長(zhǎng)度值；考慮平面內(nèi)理論模型單根拉索變形角度，通過BIM軟件修整拉索實(shí)測(cè)模型成型態(tài)平面內(nèi)單根拉索角度的變形。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：所述的平面內(nèi)理論模型單根拉索變形角度，有帶索夾與無索夾兩種情況。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：選取擬合面為徑向索索頭與環(huán)梁耳板的接口處，特征擬合點(diǎn)選取每孔上下左右共八處，通過計(jì)算機(jī)對(duì)擬合面特征點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)數(shù)字模擬預(yù)拼裝。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于BIM模型的車輻式索桁架結(jié)構(gòu)數(shù)字模擬預(yù)拼裝方法，其特征在于：通過有限元軟件ANSYS，以改變?nèi)嵝岳鏖L(zhǎng)度的方式，模擬柔性拉索索頭與耳板孔的坐標(biāo)誤差，從而通過數(shù)字模擬預(yù)拼裝準(zhǔn)確判斷生產(chǎn)的柔性拉索對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)整體變形的影響程度；

所述的通過有限元軟件ANSYS模擬索頭與耳板孔的坐標(biāo)誤差的方式，是利用已有的坐標(biāo)誤差，通過有限元軟件ANSYS等軟件，對(duì)徑向索升溫，強(qiáng)制節(jié)點(diǎn)位移等，來改變索長(zhǎng)的方式。