本發(fā)明涉及bim建模，具體為一種基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法。

背景技術(shù)：

1、鋼管桁架結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑等領(lǐng)域。為了提高鋼管桁架系統(tǒng)的可靠性，研究桁架系統(tǒng)在不同載荷狀態(tài)下結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)相應(yīng)特性，分析不同鋼管尺寸，不同鋼管間距、材料屬性和支撐方式等因素對(duì)響應(yīng)信號(hào)的影響規(guī)律，開(kāi)展在隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)下桁架強(qiáng)度疲勞失效仿真分析，都離不開(kāi)有限元仿真分析技術(shù)。首先，深入研究鋼管桁架結(jié)構(gòu)的特性，明確建模的關(guān)鍵要素和參數(shù)，工程技術(shù)人員需要手動(dòng)輸入各種參數(shù)，如管徑、壁厚、節(jié)點(diǎn)位置等，這不僅效率低下，而且傳統(tǒng)建模方法耗時(shí)且易出錯(cuò)，對(duì)設(shè)計(jì)和工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和技能要求高。因此，尋找一種簡(jiǎn)便、高效的建模方法成為迫切需求。

2、abaqus作為成熟的有限元分析軟件，其強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)功能為解決這一問(wèn)題提供了可能。參數(shù)化建模是其中的一種方法，能夠大大提高建模效率，減少人為錯(cuò)誤，并為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析提供基礎(chǔ)。利用abaqus的腳本語(yǔ)言python進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模的核心功能。最后，通過(guò)實(shí)際案例驗(yàn)證方法的可行性和有效性。因此，開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便、高效的基于abaqus的鋼管桁架參數(shù)化建模方法具有重要的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

3、這種方法將簡(jiǎn)化鋼管桁架建模過(guò)程，提高設(shè)計(jì)效率，減少人為錯(cuò)誤，為鋼管桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析提供有力支持。此外，該方法還可以為其他類(lèi)似結(jié)構(gòu)的建模提供借鑒和參考。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，采用abaqus的腳本語(yǔ)言python進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，基于三維數(shù)值分析模型，利用模擬荷載動(dòng)態(tài)加載程序分析受力傳遞規(guī)律，為合理確定鋼管桁架承受極限荷載提供參考依據(jù)，并且有效的避免桁架失穩(wěn)等安全事故的發(fā)生，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，包括以下步驟：

4、s1：基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，編寫(xiě)python腳本程序，根據(jù)桁架的尺寸參數(shù)、材料參數(shù)、網(wǎng)格參數(shù)重構(gòu)出鋼管桁架的通用參數(shù)化模型；

5、s2：在上述python腳本程序的基礎(chǔ)上，通過(guò)條件判斷和循環(huán)語(yǔ)句來(lái)生成桁架節(jié)點(diǎn)及桿件、設(shè)置桿件截面方向；

6、s3：在上述python腳本程序的基礎(chǔ)上，通過(guò)條件判斷和循環(huán)語(yǔ)句來(lái)設(shè)置約束條件和載荷受力位置及方向；

7、s4：通過(guò)rsg構(gòu)造器和abaqusgui工具包，創(chuàng)建gui插件程序；

8、s5：將內(nèi)核python腳本程序與gui插件程序關(guān)聯(lián)，通過(guò)交互對(duì)話框輸入?yún)?shù)傳遞給內(nèi)核程序以此來(lái)驅(qū)動(dòng)abaqus自動(dòng)建立復(fù)雜鋼管桁架參數(shù)化模型。

9、更進(jìn)一步地，s1中編寫(xiě)python腳本程序，用循環(huán)和條件判斷語(yǔ)句創(chuàng)建桁架節(jié)點(diǎn)(x，y，z)坐標(biāo)，并聯(lián)接桁架節(jié)點(diǎn)(x、y、z)方向的邊。

10、更進(jìn)一步地，s2中編寫(xiě)python腳本程序，利用findat、numpy等函數(shù)批量設(shè)置桿件橫截面方向。

11、更進(jìn)一步地，s3中編寫(xiě)python腳本程序，利用findat、numpy等函數(shù)設(shè)置桁架的約束和載荷受力位置、大小和方向。

12、更進(jìn)一步地，s4，s5中編寫(xiě)python腳本程序，利用rsg構(gòu)造器創(chuàng)建gui對(duì)話框，實(shí)現(xiàn)任意桁架長(zhǎng)度、寬度、高度和鋼管截面尺寸等的參數(shù)化模型生成并輸出鋼管桁架在不同載荷下的受力變形云圖。

13、更進(jìn)一步地，s1:編寫(xiě)python腳本程序時(shí)，定義必要的類(lèi)和方法，首先需要定義一個(gè)類(lèi)，用于表示鋼管桁架的基本信息，然后可以通過(guò)循環(huán)語(yǔ)句，依次為每個(gè)節(jié)點(diǎn)和桿件添加屬性；

14、接著，編寫(xiě)方法，用于計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力。這里我們可以使用循環(huán)語(yǔ)句，遍歷所有節(jié)點(diǎn)，并計(jì)算它們的軸向力和彎矩；

15、s2:編寫(xiě)條件語(yǔ)句時(shí)，根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型，設(shè)置對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)屬性，定義一個(gè)名為“beam_node”的子類(lèi)，專(zhuān)門(mén)用于處理梁端節(jié)點(diǎn)；

16、在set_node_type方法中，加入條件語(yǔ)句，根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)位置來(lái)設(shè)置相應(yīng)的屬性；

17、s3:編寫(xiě)條件語(yǔ)句時(shí)，根據(jù)不同的桿件類(lèi)型，設(shè)置對(duì)應(yīng)的桿件屬性。例如，我們可以定義一個(gè)名為“beam_member”的子類(lèi)，專(zhuān)門(mén)用于處理梁上的懸臂桿件；

18、在set_member_type方法中，加入條件語(yǔ)句，根據(jù)不同的桿件直徑來(lái)設(shè)置相應(yīng)的屬性；

19、s4:使用rsg構(gòu)造器和abaqusgui工具包，創(chuàng)建gui插件程序。在插件程序中，我們可以設(shè)置各種參數(shù)，以控制模型的行為，添加一個(gè)名為“l(fā)oad?case”的按鈕，用于選擇不同的加載工況；

20、在load_case方法中，我們可以調(diào)用abaqus中的荷載命令，設(shè)置各種加載工況；

21、s5:將內(nèi)核python腳本程序與gui插件程序關(guān)聯(lián)起來(lái),在主程序中，我們可以使用abaqus提供的api接口，啟動(dòng)插件程序，并通過(guò)對(duì)話框接收用戶(hù)輸入的各種參數(shù)。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明的基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，其基于abaqus編寫(xiě)python腳本程序建模，充分利用abaqus的二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，將管徑、壁厚、節(jié)點(diǎn)位置，載荷大小和方向等進(jìn)行參數(shù)化處理并利用gui交互界面即可建立想要的鋼管桁架模型，提高分析效率，減少了重復(fù)和手動(dòng)操作，降低了人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。參數(shù)化建?？梢员ＷC更高的建模精度，為后續(xù)的有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，當(dāng)需要為不同規(guī)格的鋼管桁架結(jié)構(gòu)建模時(shí)，只需修改相關(guān)參數(shù)，而無(wú)需從頭開(kāi)始建模。通過(guò)簡(jiǎn)化操作流程，使得本發(fā)明更容易被工程技術(shù)人員掌握和使用。無(wú)需具備深厚的abaqus使用經(jīng)驗(yàn)，普通工程技術(shù)人員也能快速實(shí)現(xiàn)高效的建模。

技術(shù)特征：

1.一種基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，其特征在于：s1中編寫(xiě)python腳本程序，用循環(huán)和條件判斷語(yǔ)句創(chuàng)建桁架節(jié)點(diǎn)(x，y，z)坐標(biāo)，并聯(lián)接桁架節(jié)點(diǎn)(x、y、z)方向的邊。

3.如權(quán)利要求1所述的基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，其特征在于：s2中編寫(xiě)python腳本程序，利用findat、numpy等函數(shù)批量設(shè)置桿件橫截面方向。

4.如權(quán)利要求3所述的基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，其特征在于：s3中編寫(xiě)python腳本程序，利用findat、numpy等函數(shù)設(shè)置桁架的約束和載荷受力位置、大小和方向。

5.如權(quán)利要求4所述的基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，其特征在于：s4，s5中編寫(xiě)python腳本程序，利用rsg構(gòu)造器創(chuàng)建gui對(duì)話框，實(shí)現(xiàn)任意桁架長(zhǎng)度、寬度、高度和鋼管截面尺寸等的參數(shù)化模型生成并輸出鋼管桁架在不同載荷下的受力變形云圖。

6.如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的基于abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于Abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的鋼管桁架參數(shù)化建模方法，包括以下步驟：通過(guò)Abaqus二次開(kāi)發(fā)技術(shù)將鋼管桁架的幾何、材料、網(wǎng)格、載荷和邊界條件等屬性集成為Python腳本程序，搭建Abaqus參數(shù)化模型的基本結(jié)構(gòu)；編寫(xiě)插件程序，搭建RSG交互式輸入對(duì)話框，關(guān)聯(lián)內(nèi)核參數(shù)化Python腳本；通過(guò)較強(qiáng)的人機(jī)交互界面，將參數(shù)化特征信息輸入界面，自動(dòng)生成鋼管桁架參數(shù)化模型。本方法能通過(guò)較強(qiáng)的交互界面準(zhǔn)確高效的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模鋼管桁架的參數(shù)化建模，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)人員降低了操作上的時(shí)間成本，為工程桁架結(jié)構(gòu)的前期參數(shù)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一種更快捷的高質(zhì)量建模方法，具有指導(dǎo)性作用。

技術(shù)研發(fā)人員：趙偉舜,張荊敏,王永亮,郭慧慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21