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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展，有限元分析法已成為計(jì)算力學(xué)和計(jì)算工程科學(xué)領(lǐng)域最有效的計(jì)算方法。經(jīng)40多年的發(fā)展，其理論日趨完善，且發(fā)了一批通用和專用的有限元軟件，成功解決了眾多領(lǐng)域的大型科學(xué)和工程計(jì)算難題，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
有限元軟件的分析過(guò)程包括前處理、求解和后處理三部分。其中，前處理包括建立幾何模型、網(wǎng)格劃分和定義邊界條件(載荷和約束)，求解即以經(jīng)典工程概念為基礎(chǔ)，借助于已證實(shí)的數(shù)值技術(shù)尋求問(wèn)題的數(shù)值解，后處理將問(wèn)題的數(shù)值解用彩色云圖、等值線(面)、梯度矢量等方式顯示，也可做成動(dòng)畫(huà)顯示。單獨(dú)應(yīng)用一種軟件也可完成整個(gè)分析過(guò)程，但過(guò)程復(fù)雜、效率低，易出錯(cuò)，尤其對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的計(jì)算精度不高。因此，多種軟件協(xié)同合作可彌補(bǔ)單一軟件的分析缺陷，發(fā)揮不同軟件的優(yōu)勢(shì)，提高有限元分析效率。本研究基于AutoCAD、HyperMesh和MSC.Marc軟件的各自特點(diǎn)，提出了綜合應(yīng)用其優(yōu)勢(shì)完成有限元分析過(guò)程。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，該方法可大幅提高分析效率，值得推廣應(yīng)用。
AutoCAD軟件是美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的通用計(jì)算機(jī)輔助繪圖與設(shè)計(jì)軟件包，具有易于掌握、使用方便靈活、體系結(jié)構(gòu)開(kāi)放等優(yōu)點(diǎn)。HyperMesh軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大的前后處理平臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：①配有與各種有限元計(jì)算軟件求解器)的接口，為各種有限元求解器寫(xiě)出數(shù)據(jù)文件及讀取不同求解器的結(jié)果文件，②可實(shí)現(xiàn)不同有限元計(jì)算軟件間的模型轉(zhuǎn)換功能，③可按一定要求生成高質(zhì)量的有限元網(wǎng)格，建立適用的有限元模型，并聯(lián)合相應(yīng)的有限元求解器完成工程結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化分析。Marc軟件是國(guó)際上第一個(gè)通用非線性商用有限元軟件，擁有豐富和完善的單元庫(kù)、材料模型庫(kù)和求解器，能高效求解各類結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力中的線性和高度非線性等問(wèn)題。
(1)基本思路。利用AutoCAD操作便捷流暢的三維建模功能建立大壩的幾何模型，再直接導(dǎo)入HyperMesh軟件，利用其強(qiáng)大的、操作快捷的有限元網(wǎng)格劃分功能完成有限元網(wǎng)格劃分;再將劃分完的三維模型導(dǎo)入MSC.Marc軟件，利用其豐富和完善的單元庫(kù)、材料模型庫(kù)及具有高數(shù)值穩(wěn)定性和能最大限度地實(shí)現(xiàn)有限元分析過(guò)程并行化的求解技術(shù)，在MSC.Marc中完成有限元模型的求解和后處理。
(2)實(shí)現(xiàn)前提。完成三種軟件的綜合應(yīng)用需確保三種軟件模型數(shù)據(jù)文件的寫(xiě)出及結(jié)果文件的讀取正確，尤其寫(xiě)出的數(shù)據(jù)文件的格式必須滿足要求方能實(shí)現(xiàn)不同軟件接口的順利對(duì)接。①用AutoCAD建模后，寫(xiě)出的模型數(shù)據(jù)文件必須為“*.dxf”格式，以實(shí)現(xiàn)HyperMesh軟件正確讀取，讀取時(shí)還可依個(gè)人需要調(diào)整導(dǎo)入模型的比例因子和設(shè)置幾何清理時(shí)的容差。具體的界面選項(xiàng)設(shè)置見(jiàn)圖，②幾何模型在HyperMesh軟件中完成有限元網(wǎng)格劃分后，寫(xiě)出的模型數(shù)據(jù)文件必須為“*.dat”格式，以實(shí)現(xiàn)MSC.Marc軟件的正確讀取。具體的界面設(shè)置見(jiàn)圖，③MSC.Marc軟件直接在Marc靜態(tài)菜單的“Files”中，將“*.dat”文件“read”進(jìn)來(lái)即可，讀取后即可在MSC.Marc中進(jìn)行邊界條件定義、材料特性選擇、求解及后處理。
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