基于LS-DYNA的非均质柱子模型及建立方法技术

本发明专利技术公开了一种基于LS

【技术实现步骤摘要】
基于LS
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DYNA的非均质柱子模型及建立方法


[0001]本专利技术涉及有限元分析
，尤其涉及一种基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法。

技术介绍

[0002]LS
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DYNA是著名的通用显式动力分析程序，适用于模拟二维，三维非线性结构的爆炸冲击问题。以往的有限元分析对于柱子模型的建立都是采用均质模型的建立方法，即整根柱子的抗压强度都是一样的。然而在现场施工中由于柱子是采用一层一层浇筑的，而且由于施工条件，混凝土自重的压实等因素，就造成了底部的混凝土抗压强度比顶部的混凝土抗压强度的平均值高出约百分之二十左右，而这些很多论文都已经提出。因此在做风险评估时需要考虑到柱子抗压强度的空间变异性问题。基于蒙特卡洛与随机有限元相结合的方法可用来进行风险评估，这里面涉及到大量的数据处理，步骤繁琐，因此该过程采用编程的方法进行可以极大提高效率。
[0003]目前国内还没有提出一种产生非均质有限元模型的方法。毋庸置疑的是如果通过手动修改K文件的话是一件非常麻烦的事。传统执行方式的弊端主要表现在：
[0004]以一根长度为2.5米非均质混凝土柱为例的话，0.2米划分为一个单元，那么可以将混凝土划分为13块；修改每一块混凝土强度等级的话大概需要修改二十个参数，再加上其他考虑因素的话也得三十个参数左右，一百个模型的话需要两千多个。
[0005]执行效率低，且容易出错。想要做出一个非均质模型的话，首先需要按照参数分布运用随机程序产生概率模型所用到的数据，以文本格式分门别类地保存好，例如：模型一，抗压强度，第一块：136mpa,第二块：133mpa，。。。。第十三块130mpa。箍筋屈服强度，500mpa，纵筋屈服强度，1350mpa。箍筋直径,8mm,纵筋直径,16mm。
[0006]然后对于每块抗压强度的修改还需要按照本构模型的公式进行修改，这就需要把产生的强度随机数带入公式，计算出换算系数，通过换算系数进行其余参数的确定，其中包括：最大剪切面参数，最大剪切破坏面参数，参与破坏面系数等等。一块的强度修改就需要11个参数,其对应的状态方程系数有10个需要修改。确定好以上的数据后就对照以上数据用UE编辑器一一对应进行修改。依靠人工修改的话,是非常慢且容易出错的。另外,运用蒙特卡罗法和随机有限元结合的方法的话,每种模型需要计算N＝150次,对于爆炸风险评估的模拟需要4种基本模型,共计运行600次。因为计算量比较大,所以需要多台计算机协同计算。这样的话采用的DOS命令需要根据不同电脑LS
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DYNA求解器的位置进行产生,每个模型计算需要三行命令,共计需要1800行命令。
[0007]由此可以看出，现行传统的建模方式，过于繁琐，修改数据较多，计算量较大，因此需要提供一种新型种基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法，提高效率。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的在于提供一种基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法，采用
随机数对修改的参数生成新的K文件的形式，实现对参数的批量修改，利用LS
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DYNA求解器以及新的K文件的位置，采用DOS命令形式，实现批量计算，极大的提高了计算效率，减轻了计算负担。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的一种基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法，包括以下步骤：
[0010]S1、获取用户输入的修改指令，并对修改指令进行解析；
[0011]S2、根据解析所述修改指令获得指令类型和对应参数，利用预设的随机函数产生随机数，根据随机数产生的新数据对原数据进行替换，并将替换后的新数据形成新的K文件，将新的K文件存放在预设的指定位置；
[0012]S3、获取LS
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DYNA求解器的位置，根据求解器位置计算计算机的CPU核数，以及存放新的K文件的位置，生成DOS命令，利用LS
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DYNA求解器对新的K文件的参数，进行批量计算；
[0013]S4、逐一提取计算结果中的位移信息和合力信息，根据用户输入的D值柱状图、残余承载力的水平坐标和垂直坐标，以及坐标分度值，生成爆炸冲击荷载后的柱状图以及统计数据，完成非均质柱子模型的建立。
[0014]进一步优选的，在S1中，所述用户输入的修改指令包括数据类型以及数据符合的分布类型，所述数据类型包括混凝土抗压强度、钢筋形态、屈服强度、直径、划分块数的长度大小以及柱子模型的长度；所述钢筋形态包括纵筋或箍筋。
[0015]进一步优选的，在S2中，所述根据解析所述修改指令获得指令类型和对应参数，利用预设的随机函数产生随机数，还包括将输入的划分块数的长度大小以及柱子模型的长度，带入空间混凝土抗压强度分布公式中，根据混凝土材料型号的不同，计算得出不同的数据，并把得出的不同数据带入到抗压强度随机数产生函数中。
[0016]进一步优选的，在S2中，所述根据随机数产生的新数据对原数据进行替换，还包括根据K文件中，命令行与修改位置的对应关系，相邻两参数预留的固定的字符位数，通过计算要修改的参数所在的字符位数，直接对K文件的命令行中，要修改参数的字符位数进行替换。
[0017]进一步优选的，在S2中，还包括所述将替换后的新数据形成新的K文件时，将原K文件中未修改数据直接进行复制，将替换后的新数据与复制过来的未修改数据进行拼合，形成新的K文件。
[0018]进一步优选的，还包括对新的K文件按照原文件名_n的命名规则进行命名，其中，n为自然数。
[0019]进一步优选的，在S4中，还包括所述逐一提取计算结果中的位移信息和合力信息，生成位移时程曲线，只提取时程曲线中所需要的一段数据，保存为xls文件，采用xlrd、xlwt、xlutils专门用来处理xls文件的库，求解出数据的均值，变异系数，标准差数据。
[0020]本专利技术提供一种基于LS
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DYNA的非均质柱子模型，包括第一数据获取模块、第一执行模块、第二数据获取模块和第二执行模块；所述第一数据获取模块，用于获取用户输入的修改指令，并对修改指令进行解析；
[0021]所述第一执行模块，用于根据解析所述修改指令获得指令类型和对应参数，利用预设的随机函数产生随机数，根据随机数产生的新数据对原数据进行替换，并将替换后的新数据形成新的K文件，将新的K文件存放在预设的指定位置；
[0022]所述第二数据获取模块，用于获取LS
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DYNA求解器的位置，根据求解器位置计算CPU核数，以及存放新的K文件的位置，
[0023]所述第二执行模块；用于根据CPU核数以及存放新的K文件的位置，生成DOS命令，进行批量计算；逐一提取计算结果中的位移信息和合力信息，根据用户输入的D值柱状图、残余承载力的水平坐标和垂直坐标，以及坐标分度值，生成爆炸冲击荷载后的柱状图以及统计数据。
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取用户输入的修改指令，并对修改指令进行解析；S2、根据解析所述修改指令获得指令类型和对应参数，利用预设的随机函数产生随机数，根据随机数产生的新数据对原数据进行替换，并将替换后的新数据形成新的K文件，将新的K文件存放在预设的指定位置；S3、获取LS
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DYNA求解器的位置，根据求解器位置计算CPU核数，以及存放新的K文件的位置，生成DOS命令，进行批量计算；S4、逐一提取计算结果中的位移信息和合力信息，根据用户输入的D值柱状图、残余承载力的水平坐标和垂直坐标，以及坐标分度值，生成爆炸冲击荷载后的柱状图以及统计数据，完成非均质柱子模型的建立。2.根据权利要求1所述的基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法，其特征在于，在S1中，所述用户输入的修改指令包括数据类型以及数据符合的分布类型，所述数据类型包括混凝土抗压强度、钢筋形态、屈服强度、直径、划分块数的长度大小以及柱子模型的长度；所述钢筋形态包括纵筋或箍筋。3.根据权利要求2所述的基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法，其特征在于，在S2中，所述根据解析所述修改指令获得指令类型和对应参数，利用预设的随机函数产生随机数，还包括将输入的划分块数的长度大小以及柱子模型的长度，带入空间混凝土抗压强度分布公式中，根据混凝土材料型号的不同，计算得出不同的数据，并把得出的不同数据带入到抗压强度随机数产生函数中。4.根据权利要求2所述的基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法，其特征在于，在S2中，所述根据随机数产生的新数据对原数据进行替换，还包括根据K文件中，命令行与修改位置的对应关系，相邻两参数预留的固定的字符位数，通过计算要修改的参数所在的字符位数，直接对K文件的命令行中，要修改参数的字符位数进行替换。5.根据权利要求1所述的基于LS
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DYNA的非均质柱子模型建立方法，其特征在于，在S2中，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，苏纪浩，张学杰，穆全平，李淼，包第啸，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：