一种基于“空间网格法”的框架箱体建模方法与流程

本发明属于工程结构领域，特别涉及一种基于“空间网格法”的框架箱体建模方法。

背景技术：
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随着有限元的发展，桥梁设计者们通常采用较精确的实体有限元模型来模拟复杂的(如变宽、变厚、斜交、异形等)框架箱体，可以得到较为真实的结构位移及应力，采用某些软件的后处理功能(如Ansys、midas FEA等)可以得到指定截面的内力。但该方法的建模和计算成本过高，且内力的求解只针对某个截面，不便于批量设计。

“空间网格法”则是一种广泛应用与各项领域的方法。在桥梁的计算与设计中，这是一种比“梁格法”更加精细的方法，主要应用于箱梁的计算与设计中，但很少应用于框架箱体中来。

技术实现要素：
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本发明的目的就在于提供一种基于“空间网格法”的框架箱体建模方法，该方法将“空间网格法”应用在框架箱体的计算与设计中，即把框架箱体沿主要受力方向划分为若干个单位宽度的梁单元框架，次要受力方向则用无重力的梁单元按刚度等效的原则将各个单位宽度的梁单元框架连接在一起，这样就形成了纵横交替、空间立体的方格模型。

如上构思，本发明的技术方案是：一种基于“空间网格法”的框架箱体建模方法，其特征在于：包括如下步骤：

①.将框架箱体分解成顶板、腹板及底板；

②将各板根据平面梁格法的原理转换为由单位宽度空间梁单元组成的梁网格，这些梁网格交织在一起，就组成了一个纵横交替、空间立体的空间网格模型。

本发明相对于传统的框架箱体计算方法有如下优点：

1、相对于单梁框架计算模型，该方法可充分考虑荷载及边界条件的不均匀分布，无需考虑顶板车辆荷载的横向分布系数。

2、相对于板单元计算模型，该方法可以结合计算软件(如midas Civil)中针对梁单元的设计功能，对框架箱体进行混凝土结构设计。

3、相对于实体单元计算模型，该方法可以以内力形式输出结果(而不是应力)，与现行规范中的半概率极限状态设计法的要求相符，方便配筋设计。

附图说明：

图1是框架箱体的平面图；

图2是由板表达的框架箱体；

图3是由空间网格表达的框架箱体；

图4是本发明的流程图，

具体实施方式：

如图所示：一种基于“空间网格法”的框架箱体建模方法，包括如下步骤：

①.将框架箱体分解成顶板1、腹板2及底板3；

②将各板根据平面梁格法的原理转换为由单位宽度空间梁单元组成的梁网格，这些梁网格交织在一起，就组成了一个纵横交替、空间立体的空间网格模型。上述平面梁格法是指汉勃利在其所著的《桥梁上部结构》中的提到的方法，且用在框架箱体的主要划分原则是刚度等效。

通过该方法得到的有限元计算模型能够较好的表现出框架箱体结构的完整受力特征，如局部效应、弯矩不均匀分布效应等，输出结果为单位宽度的内力，为框架箱体的精确配筋提供依据及方便。