專利名稱：一種鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型建模方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元分析方法，尤其是一種鋼框架結構節(jié)點有限元模型建模方法。
背景技術：
目前鋼框架結構的節(jié)點承載力分析通常是截取與節(jié)點相連桿件，引入位移邊界與力的邊界，板件采用二維板殼單元模擬，這種從整體模型中截取出局部構件進行分析，難以準確確定其邊界條件，而多尺度有限元模型建模分析可有效解決該問題。

發(fā)明內容
為了克服已有鋼框架結構節(jié)點有限元模型建模方法的無法兼顧計算精度和計算代價的不足，本發(fā)明提供一種既能保證計算精度又能最大限度降低計算代價的鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型建模方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型建模方法，所述方法包括以下步驟I)、利用有限元分析軟件采取一維梁單元建立鋼框架結構計算模型，基于結構構件截面形式異形程度或者節(jié)點構造措施復雜情況考慮，選取關鍵梁柱節(jié)點，截取匯交于關鍵梁柱節(jié)點處的梁單元，所截取的梁單元軸向長度取(5 8)倍構件截面高度或直徑將截取的這部分梁單元刪除，采取上述有限元軟件提供的二維板殼單元模擬此刪除部分的梁柱構件的板件及節(jié)點域的加勁肋；2)、梁單元與板殼單元的連接通過f禹合接觸面內所有節(jié)點的6向自由度實現(xiàn)；引入局部坐標系xoy，以一維梁單元的端點為原點，X軸平行于一維梁單元的軸線方向，y軸垂直于梁軸線，右手螺旋法則確定z軸，則在局部坐標系下，平截面原則定義為對于任意精細模型在界面上的點滿足xAi=0, i = 1,2,3, · · · , η式中xAi為精細模型上的Ai點在局部坐標系中的X軸的坐標；界面兩側模型的結點局部坐標系需滿足以下關系= X
r=l
ηΖΒ = X
z = l式中yB和zB分別為一維梁單元的端點在局部坐標系中y軸和z軸坐標，yAi和Zki分別為精細模型上的Ai點在局部坐標系中的I軸和z軸坐標，a i為Ai點對一維梁單元的端點縱坐標的平動影響系數(shù),其物理意義表示該結點
代表區(qū)域的平動剛度與截面上所有結點總平動剛度的比值，且滿足; =1 ;
=1由于二維板殼單元存在面外的轉角自由度，而一維梁單元結點存在3個空間轉動自由度，不同尺度模型間3向轉動自由度的耦合傳遞關系按照如下公式建立
權利要求
1.一種鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型建模方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 1)、利用有限元分析軟件采取一維梁單元建立鋼框架結構計算模型，基于結構構件截面形式異形程度或者節(jié)點構造措施復雜情況考慮，選取關鍵梁柱節(jié)點，截取匯交于關鍵梁柱節(jié)點處的梁單元，所截取的梁單元軸向長度取(5 8)倍構件截面高度或直徑將截取的這部分梁單元刪除，采取上述有限元軟件提供的二維板殼單元模擬此刪除部分的梁柱構件的板件及節(jié)點域的加勁肋； 2)、梁單元與板殼單元的連接通過耦合接觸面內所有節(jié)點的6向自由度實現(xiàn)； 引入局部坐標系xoy，以一維梁單元的端點為原點，χ軸平行于一維梁單元的軸線方向，y軸垂直于梁軸線，右手螺旋法則確定z軸，則在局部坐標系下，平截面原則定義為對于任意精細模型在界面上的點滿足 xAi=0, i = I, 2, 3, · · · , η 式中xAi為精細模型上的Ai點在局部坐標系中的χ軸的坐標； 界面兩側模型的結點局部坐標系需滿足以下關系
2.如權利要求I所述的鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型建模方法，其特征在于所述步驟3)中，網格劃分方法用于空間自由曲面和復雜實體，采用三角形、四邊形、四面體進行劃分。
3.如權利要求I或2所述的鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型建模方法，其特征在于所述建模方法還包括以下步驟 4)、分析計算結果以Von Mises屈服應力考察節(jié)點受力性能，計算公式如下 -σ3Υ(σι -a2f(a2 -a3f < f 式中0ι、σ2> O3——桿件內任何一點的三個主應力，從鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型中提?。? f——鋼材的屈服應力。
全文摘要
一種鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型建模方法，包括以下步驟1)利用有限元分析軟件采取一維梁單元建立鋼框架結構計算模型，選取關鍵梁柱節(jié)點，截取匯交于關鍵梁柱節(jié)點處的梁單元；2)梁單元與板殼單元的連接通過耦合接觸面內所有節(jié)點的6向自由度實現(xiàn)；3)采用有限元軟件自由網格劃分，通過網格數(shù)量、邊長及曲率來控制網格的質量，網格尺寸大小根據板件尺寸情況設定為(5~10)mm，二維板殼單元上的荷載以節(jié)點集中荷載形式施加，得到鋼框架結構節(jié)點多尺度有限元模型。本發(fā)明既能保證計算精度又能最大限度降低計算代價。
文檔編號G06F17/50GK102819632SQ20121026176
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權日2012年7月26日
發(fā)明者朱尋焱, 楊律磊, 路江龍, 談麗華 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)設計研究院股份有限公司