【博士】基于二次開發(fā)的PC橋梁三維仿真分析關鍵技術(shù)研究【2008】

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：華中科技大學　　學位年度： 2008年　　目前，橋梁結(jié)構(gòu)的整體分析一般都是建立在平面或空間桿系有限元理論基礎上，部分采用三維實體單元分析但尚不成熟。對于普通鋼筋混凝土和簡單預應力混凝土橋梁，結(jié)構(gòu)計算采用桿系有限元加局部三維分析基本夠用。但對于特殊造型橋梁、多向預應力體系橋梁及彎、寬橋，這些以桿系有限元理論為基礎的分析方法已不能完全滿足設計者的需要。隨著大跨度和復雜的橋型不斷涌現(xiàn)、計算機技術(shù)的高速發(fā)展、有限元理論的逐步完善，全橋結(jié)構(gòu)三維仿真分析（SSEB）已進入實質(zhì)性研發(fā)階段。通過三維實體結(jié)構(gòu)仿真分析，模擬橋梁構(gòu)件的空間狀態(tài)，真實反映邊界條件和荷載狀況，可得到更詳盡、精確和可靠的分析結(jié)果，以指導設計和施工?！　”疚幕诖笮屯ㄓ糜邢拊浖嗀NSYS 和MATLAB，探索三維實體模型下進行PC 橋梁結(jié)構(gòu)整體仿真分析的途徑，研究其關鍵理論及專業(yè)模塊開發(fā)技術(shù)。重點研究了預應力筋的模擬、預應力效應的等效轉(zhuǎn)換和橋梁截面切片技術(shù)。研究成果可廣泛應用于PC 橋梁的三維仿真領域，具有較大的理論意義和工程實用價值。　　本文在如下幾個方面進行了理論、數(shù)值研究，并取得了一些研究成果：　　1、根據(jù)PC 橋梁設計與實際筋施工中預應力布置的特點，成功引入CAGD 中的非均勻B-Spline 模擬空間曲線型預應力筋，成為課題研究的理論前提?！　?、研究了橋梁結(jié)構(gòu)中預應力損失產(chǎn)生機理，推導出任意空間曲線型預應力筋的摩擦損失和考慮反摩阻力影響的錨具回縮損失的數(shù)值公式；　　3、根據(jù)預應力等代荷載原理，實現(xiàn)了預應力效應，即錨固端集中力和體內(nèi)預應力徑向力在實體單元中的等效轉(zhuǎn)換，該方法對各類實體單元具有通用性；　　4、鑒于橋梁截面多樣化特點，提出一套約束Delaunay 三角網(wǎng)格劃分方法，并針對實體模型，研究了截面幾何特性、截面內(nèi)力和正截面抗彎承載能力計算理論?！　?、實現(xiàn)了實體模型下的截面切片可視化以及相關配套技術(shù)，為橋梁精細化分析和處理大容量結(jié)果分析數(shù)據(jù)提供了一條可選途徑?！　?、基于WINDOWS 消息處理機制，實現(xiàn)了對ANSYS 軟件的無縫控制。采用Fortran 語言和C++面向?qū)ο缶幊?，開發(fā)出基于ANSYS 與MATLAB 平臺的PC 橋梁分析模塊，實現(xiàn)了實體模型下的曲線PC 箱梁橋的靜力分析?！　∮捎谝訟NSYS 和MATLAB 平臺為依托，上述成果的實現(xiàn)只編寫了少量程序代碼，卻能利用ANSYS 前、后處理、求解器和MATLAB C++數(shù)學庫等強大功能，說明本文嘗試的軟件開發(fā)途徑是有效的?！　”疚牡难芯繉τ谔岣逷C 橋梁結(jié)構(gòu)設計水平和效率，普及三維實體有限元技術(shù)的應用，拓展專業(yè)模塊軟件的開發(fā)途徑具有重要的理論意義和實用價值?！　?

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