[發明專利]一種結構動力彈塑性分析纖維模型的轉換系統

有效

• 申請號: 202110439583.8
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113128093B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 蔣瓅;朱偉華;肖炳輝;倪建公;瞿革;吳超
• 申請（專利權）人: 中船第九設計研究院工程有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅

本發明公開了一種結構動力彈塑性分析纖維模型的轉換系統，其特點是采用MGT文本信息讀取模塊與依次串接的APDL文本轉換模塊、K模型生成模塊、文本調整模塊和模態分析模塊組成的轉換系統，將結構專業設計軟件模型轉換為通用有限元軟件模型，具體轉換包括：轉換形成APDL參數化文本、生成K模型文本、調整K模型文本、檢查K模型質量與周期、增加地震動和采用Ls?dyna求解器進行動力彈塑性分析等步驟。本發明與現有技術相比具有將應用普遍的專業結構分析軟件Midas/Gen的模型，快速轉換為通用有限元軟件Ls?dyna的纖維模型，以便進行結構大震動力彈塑性分析，有效保證了轉換模型與原模型的準確性，尤其適合采用編程進行開發，進一步提升轉換效率。

技術領域

本發明涉及建筑結構安全設計技術領域，具體地說是一種結構動力彈塑性分析纖維模型的轉換系統。

背景技術

彈塑性分析是建筑抗震設計的重要內容，尤其是結構在大震下的變形驗算。大震彈塑性分析的目的是：模擬結構在罕遇地震下的變形，并對其進行驗算；根據主要構件的塑性損傷和整體變形情況，驗證結構是否滿足“大震不倒”的設防水準要求；對整體結構抗震性能給出評價，并對結構設計提出意見和建議。

目前，我國的《建筑抗震設計規范》5.5.2條規定，對于特別不規則的結構、板柱-抗震墻、高度不大于150m的高層鋼結構、7度三、四類場地和8度乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼結構，宜進行彈塑性變形驗算。對于高度大于150m的鋼結構、甲類建筑等結構，應進行彈塑性變形驗算。彈塑性分析的實現方式有：動力彈塑性分析(彈塑性時程分析)和靜力彈塑性分析(Pushover)。其中，動力彈塑性分析將地震動作為一種荷載，直接加載在結構上，相比具有一定簡化的靜力彈塑性分析來說，準確性更高，且更容易反映結構在地震過程中的損傷積累情況，因而具有優勢。可以進行動力彈塑性分析的軟件較多，采用的構件有限元模型也不同。其中，建筑結構專業設計軟件(如Midas/Gen、Etabs等)大多使用塑性鉸模型，即采用宏觀的構件承載力-變形曲線，模擬構件在地震下的受力、變形情況；而通用有限元軟件(Absqus、Ls-dyna)等又大多使用纖維模型模擬桿件，即采用微觀纖維離散截面，并采用材料的應力-應變曲線建立模型，這種有限元模型在理論上更接近實際構件。

近年來，隨著計算機分析能力的進一步加強，動力彈塑性分析逐漸成為實際工程抗震專項審查的重要依據，并且基于通用有限元軟件的纖維模型的應用也逐漸增多。在通用有限元軟件中，Ls-dyna軟件常用于研究結構動力學問題中涉及大變形、復雜材料模型和接觸情況的物理現象，尤其適用于分析非線性程度較高的問題，因而在結構大震彈塑性分析中常有應用。但由于實際工程結構模型往往較復雜，截面形狀(尤其鋼結構)的種類較多，同時軟件的前處理交互操作并不友好，耗費的人工與時間也較多，。

綜上所述，現有技術的彈塑性分析前處理工程量大，效率較低，人工干預程度多，且容易出錯，應用也受到限制。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而設計的一種結構動力彈塑性分析纖維模型的快速轉換系統，采用Mgt、Apdl和K三種功能模塊，實現結構專業設計軟件模型與通用有限元軟件模型間的轉換，將應用普遍的專業結構分析軟件Midas/Gen的模型，快速轉換為通用有限元軟件Ls-dyna的纖維模型，以便進行結構大震動力彈塑性分析，有效保證了轉換模型與原模型的準確性，尤其適合采用編程進行開發，進一步提升轉換效率。