門窗幕墻結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)（二）

　　采用有限元分析技術(shù)進(jìn)行線性結(jié)構(gòu)分析，最終必然歸結(jié)為求解一系數(shù)矩陣為對稱正定陣的線性方程組。因而線性方程組求解的效率和精度是線性結(jié)構(gòu)有限元分析軟件成功與否的關(guān)鍵因素。線性方程租的求解一般可以考慮以下幾個關(guān)鍵問題：（1）總剛度矩陣的存儲空間效率以及讀取時間效率。（2）總剛度矩陣算法選擇以及對總剛度矩陣的計算預(yù)處理。（3）計算模型的完整性檢驗。


2.3 ANSYS二次開發(fā)技術(shù)

　　ANSYS二次開發(fā)技術(shù)主要包括UPFs、UIDL與APDL。三者具體側(cè)重點各不相同: UIDL 是主要用于控制GUI界面；UPFs向用戶提供豐富的開發(fā)子程序和函數(shù)，基于此用戶可以進(jìn)行較為復(fù)雜的二次開發(fā)；APDL是一種參數(shù)化解釋語言，可以用于實現(xiàn)參數(shù)化的有限元分析、分析批處理、專用分析系統(tǒng)的二次開發(fā)以及設(shè)計優(yōu)化等。本系統(tǒng)采用APDL技術(shù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)與ANSYS的有效集成。系統(tǒng)與ANSYS的集成模型如圖5所示。

　　以APDL技術(shù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)將ANSYS作為基本服務(wù)子程序，以文本文件為數(shù)據(jù)集成載體，實現(xiàn)了系統(tǒng)與ANSYS的松散耦合與集成。ANSYS集成調(diào)用過程主要有四個步驟：（1）基于參數(shù)化建模技術(shù)提供的模型信息讀取功能讀取個性化模型信息。（2）根據(jù)模型信息生成APDL宏文件。（3）根據(jù)生成的宏命令文件提交給ANSYS進(jìn)行批處理操作。（4）讀取結(jié)果文件并保存。


　　3 系統(tǒng)實現(xiàn)
　　基于對上述關(guān)鍵技術(shù)的研究，我們成功基于AutoCAD開發(fā)了一套實用的針對門窗幕墻結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域的專業(yè)有限元分析系統(tǒng)——門窗幕墻結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)（簡稱：W-SCAS2006）。該系統(tǒng)是內(nèi)江百科科技有限公司和重慶大學(xué)等單位在BKCADPM系列軟件產(chǎn)品的基礎(chǔ)上推出的又一重要軟件系統(tǒng)，能夠完成常見的門窗幕墻結(jié)構(gòu)的計算分析和校核全過程，用戶通過在AutoCAD中簡單直觀的圖形界面交互操作，可一氣呵成完成復(fù)雜的門窗幕墻結(jié)構(gòu)的圖形建模、模型修改、計算分析和校核等工作。采用系統(tǒng)后，可大大提高設(shè)計效率，優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。系統(tǒng)主要由幾何建模、載荷約束處理、計算分析和校核、載荷及玻璃計算、圖形與計算書生成及環(huán)境參數(shù)設(shè)置等幾個模塊組成。


　　系統(tǒng)具有以下特色：

　　系統(tǒng)提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)模型庫，包括一端簡支一端固定梁、固定梁、懸臂梁、等跨度梁、不等跨度梁、任意約束梁、魚腹式桁架、平行弦桁架、單梁三角性桁架、單梁平面翼架、單梁立體翼架、魚腹形平面翼架、平行弦平面翼架、單拉索、菱形拉索、魚腹式拉索、弓形單拉索、張拉自平衡索桿等，對常見門窗幕墻支承結(jié)構(gòu)均能通過參數(shù)化方式快速建模，可大大提高了用戶的設(shè)計效率；


　　W-SCAS2006基于目前最為流行的圖形輔助設(shè)計軟件AutoCAD開發(fā)，具有與AutoCAD風(fēng)格完全一致的用戶界面和操作方法，操作方便，容易掌握；


　　對于系統(tǒng)未提供的模型，比如雨棚、門架等，可采用系統(tǒng)的識別圖形建模功能進(jìn)行建模，然后進(jìn)行計算分析，系統(tǒng)全面兼容AutoCAD的文件格式，能夠與其它多種同類型CAD系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)適用面廣；


　　采用基于ObjectARX的AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)，系統(tǒng)擴(kuò)展升級方便；


　　4 結(jié)束語

　　本文在對門窗幕墻結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)之上，提出了門窗幕墻結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。在針對參數(shù)化建模技術(shù)、有限元分析技術(shù)以及ANSYS二次開發(fā)技術(shù)等關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)的研究基礎(chǔ)之上，開發(fā)了一套針對門窗幕墻結(jié)構(gòu)的專業(yè)有限元分析系統(tǒng)，對提高設(shè)計人員工作效率、縮短設(shè)計周期、降低設(shè)計成本以及提高設(shè)計質(zhì)量具有一定的現(xiàn)實意義，目前系統(tǒng)已經(jīng)在我國門窗幕墻行業(yè)中推廣應(yīng)用。


　　參考文獻(xiàn)：
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　　[2] 張芹．幕墻立柱計算原理和計算方法．2004年鋁門窗幕墻年會
　　[3] 董石麟等．空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分析理論與計算方法．中國建筑工業(yè)出版社，2000
　　[4] 博弈創(chuàng)作室．APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應(yīng)用實例．中國水利水電出版社，2004
　　[5] 張芹．張拉索桿結(jié)構(gòu)點支式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原理．2003年鋁門窗幕墻年會

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