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解決方案

建築行業

編輯:AG8国际大厅登录網絡信息中心 信息來源:本站原創 發布時間:2009年02月21日 瀏覽

AG8国际大厅登录有限元分析係統SciFEA—建築結構行業應用解決方案

1、行業計算模擬現狀

建築結構工程作為最早期的工程學科之一涵蓋著相當廣泛的科學技術領域。從土木建築、橋梁結構、水工結構,到公路、隧道、地下工程等方麵都離不開結構的設計與計算分析。計算模擬在這一領域起步最早、發展最快。國外大型模擬軟件大都是從滿足結構計算開始的。目前,數值模擬在建築結構行業發展的相當成熟,不僅有大量的通用模擬軟件、而且還有眾多的針對某個專業需求的數值模擬軟件可供選擇。但目前結構工程數值模擬方麵主要的困難表現在以下兩個方麵:一是物理場耦合分析開發的難度大,很多方麵工作才剛剛起步,如熱舒適環境優化設計與火災熱影響分析、車輛橋梁耦合分析、風橋耦合非線性分析、海洋結構海浪衝擊-海水腐蝕共同作用分析等。二是和建築結構緊密相連的地基與基礎建模分析,國內外的很多工程往往因為地基和基礎處理的不正確而導致建築結構工程的失效和破壞。萬丈高樓平地起,地的問題很複雜,性質多變,在計算模擬上通過模型把握有不小的困難,需要綜合考慮的因素很多,這對計算模擬也提出了很大的挑戰。

2、解決方案

SciFEA軟件提供的固體彈性、彈塑性、粘彈性模塊、熱固耦合模型、孔隙介質模型、結構單元(杆、梁、板、殼)、彈簧單元、傳熱模塊(穩態、瞬態)、點對單元、接觸模塊、滲流模塊、流固耦合模塊等,可以直接滿足建築結構行業上部結構、基礎、地基、地下結構等方麵的計算需求。

AG8国际大厅登录科技針對結構中計算中、特別是結構地基與軟弱層方麵模擬的複雜性,提供專業化軟件定製。可以模擬考慮不同的岩土結構、孔隙、密度、應力曆史、荷載特征、孔隙水及時間效應。可以為用戶提供的計算元素包括模擬原始地應力場、滲流場;模擬複雜的地質構造(地層、斷層、軟弱結構麵)、岩層層狀模型;模擬施工過程和施工方法、分層分部位開挖建造;模擬噴混凝土襯砌和錨杆、錨索、預應力錨索支護;模擬岩錨吊車梁施工及吊車荷載施加;模擬蝸殼混凝土回填施工;模擬各向異性和非均質性;適應於岩土的多種屈服準則(Mises、Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、DPY準則、Zienkiewicz-Pande、廣義雙剪等常用函數和用戶自定義屈服函數)

AG8国际大厅登录,建築結構行業應用解決方案

AG8国际大厅登录建築結構行業解決方案

為滿足用戶大規模計算的需要,AG8国际大厅登录科技提供用戶定製化的並行計算模塊開發和並行計算谘詢服務。並行計算可以根據用戶預算的情況提供基於機群的MPI並行和基於GPU的眾核並行兩種解決方案。

3、應用案例
地下廠房開挖與建造過程模擬
某電站建設管理公司為優化電站地下工程的設計和施工,需要模擬不同的施工工藝過程中的圍岩穩定狀態,在保證安全的前提下為設計的優化和施工程序的安排提供信息指導。
模擬計算遇到的主要困難包括考慮岩石層理結構橫觀各向同性彈塑性特征;需要考慮主變室及尾水隧洞所處岩層數條大的薄層對圍岩穩定的影響;如何有效處理大量錨杆支護對圍岩的力學作用;以及岩體滲流對圍岩穩定的影響。通過各向異性本構輸入、非匹配網格迭代計算、變形能體積平均化、生死節點等技術處理解決了計算中遇到的主要困難,為電站圍岩穩定性分析提供了有價值的參考。

洞室群結構三維有限元網格圖,建築結構行業應用解決方案
洞室群結構三維有限元網格圖
軟弱結構麵fj2、fj5、fj4部分網格圖,建築結構行業應用解決方案
軟弱結構麵fj2、fj5、fj4部分網格圖

空間等水頭麵,建築結構行業應用解決方案
空間等水頭麵
岩溶管道橫剖麵等水頭線,建築結構行業應用解決方案
岩溶管道橫剖麵等水頭線

基礎沉降分析

中國建築科學研究院地基研究所為考慮了塔樓-地基-基礎的相互作用,對地基沉降、地基反力、基礎片筏和塔樓梁、柱的變形和內力進行模擬。要求計算模擬考慮地基正常固結土壓縮指數、天然孔隙比、壓縮模量、平麵內不均勻時的有限壓縮模型計算;考慮地基超固結土壓縮指數、回彈再壓縮指數、天然孔隙比、回彈再壓縮模量平麵內不均勻時的有限壓縮模型計算;實現用簡化算法將有限元計算出的變形和反力采用結構力學方法疊加得到筏板基礎的彎矩分布和剪力分布。通過計算模擬開發實現了塔樓-地基-基礎的相互作用,反映了上部結構對地基、基礎不僅是荷載關係,而且有很強的約束機製。

地基處理前的變形VS地基處理後的變形,建築結構行業應用解決方案
地基處理前的變形VS地基處理後的變形

地基處理前的反力VS地基處理後的反力,建築結構行業應用解決方案
地基處理前的反力VS地基處理後的反力

4、攜手計算

建築結構計算在和地基、基礎結合,在和其他物理量耦合方麵還依然存在許多挑戰性課題。AG8国际大厅登录科技將攜手廣大科技工作者和工程師結合理論、實驗和數值模擬共同麵對這樣的挑戰。利用AG8国际大厅登录科技計算模擬技術積累,AG8国际大厅登录希望在以下具體的開發方向上和您攜手進行計算模擬分析與研究。
岩土與地下工程開發利用中的數值模擬;
建築物、構築物和地基基礎的相互作用模擬;
岩土本構模型的研究與計算模擬分析;
建築結構與各種荷載、質量單元的相互耦合作用;
基於材料非線性的力學穩定性分析;
基於幾何非線性的動力穩定性分析。

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