[发明专利]一种结构动力弹塑性分析纤维模型的转换系统

说明书

本发明公开了一种结构动力弹塑性分析纤维模型的转换系统，其特点是采用MGT文本信息读取模块与依次串接的APDL文本转换模块、K模型生成模块、文本调整模块和模态分析模块组成的转换系统，将结构专业设计软件模型转换为通用有限元软件模型，具体转换包括：转换形成APDL参数化文本、生成K模型文本、调整K模型文本、检查K模型质量与周期、增加地震动和采用Ls‑dyna求解器进行动力弹塑性分析等步骤。本发明与现有技术相比具有将应用普遍的专业结构分析软件Midas/Gen的模型，快速转换为通用有限元软件Ls‑dyna的纤维模型，以便进行结构大震动力弹塑性分析，有效保证了转换模型与原模型的准确性，尤其适合采用编程进行开发，进一步提升转换效率。

技术领域

本发明涉及建筑结构安全设计技术领域，具体地说是一种结构动力弹塑性分析纤维模型的转换系统。

背景技术

弹塑性分析是建筑抗震设计的重要内容，尤其是结构在大震下的变形验算。大震弹塑性分析的目的是：模拟结构在罕遇地震下的变形，并对其进行验算；根据主要构件的塑性损伤和整体变形情况，验证结构是否满足“大震不倒”的设防水准要求；对整体结构抗震性能给出评价，并对结构设计提出意见和建议。

目前，我国的《建筑抗震设计规范》5.5.2条规定，对于特别不规则的结构、板柱-抗震墙、高度不大于150m的高层钢结构、7度三、四类场地和8度乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构，宜进行弹塑性变形验算。对于高度大于150m的钢结构、甲类建筑等结构，应进行弹塑性变形验算。弹塑性分析的实现方式有：动力弹塑性分析(弹塑性时程分析)和静力弹塑性分析(Pushover)。其中，动力弹塑性分析将地震动作为一种荷载，直接加载在结构上，相比具有一定简化的静力弹塑性分析来说，准确性更高，且更容易反映结构在地震过程中的损伤积累情况，因而具有优势。可以进行动力弹塑性分析的软件较多，采用的构件有限元模型也不同。其中，建筑结构专业设计软件(如Midas/Gen、Etabs等)大多使用塑性铰模型，即采用宏观的构件承载力-变形曲线，模拟构件在地震下的受力、变形情况；而通用有限元软件(Absqus、Ls-dyna)等又大多使用纤维模型模拟杆件，即采用微观纤维离散截面，并采用材料的应力-应变曲线建立模型，这种有限元模型在理论上更接近实际构件。

近年来，随着计算机分析能力的进一步加强，动力弹塑性分析逐渐成为实际工程抗震专项审查的重要依据，并且基于通用有限元软件的纤维模型的应用也逐渐增多。在通用有限元软件中，Ls-dyna软件常用于研究结构动力学问题中涉及大变形、复杂材料模型和接触情况的物理现象，尤其适用于分析非线性程度较高的问题，因而在结构大震弹塑性分析中常有应用。但由于实际工程结构模型往往较复杂，截面形状(尤其钢结构)的种类较多，同时软件的前处理交互操作并不友好，耗费的人工与时间也较多，。

综上所述，现有技术的弹塑性分析前处理工程量大，效率较低，人工干预程度多，且容易出错，应用也受到限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种结构动力弹塑性分析纤维模型的快速转换系统，采用Mgt、Apdl和K三种功能模块，实现结构专业设计软件模型与通用有限元软件模型间的转换，将应用普遍的专业结构分析软件Midas/Gen的模型，快速转换为通用有限元软件Ls-dyna的纤维模型，以便进行结构大震动力弹塑性分析，有效保证了转换模型与原模型的准确性，尤其适合采用编程进行开发，进一步提升转换效率。