本发明专利技术涉及机械制造及研发技术领域，具体涉及一种大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，首先将三维几何导入到有限元建模前处理软件中，并对三维几何结构的拓扑关系进行简单处理；确定计算目的是刚度分析或强度分析；进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程，刚度建模或强度建模完成后，对单元连接、重复性、网格质量进行检查并调整，然后对材料、属性参数进行设置，对于壳单元检查其法面方向，同面法向保持一致，根据设计需求和使用场景进行载荷、约束的施加，完成有限元模型的建立。建模方法合理，无需巨大网格数量和高需求的计算资源，进而节省计算成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械制造及研发，尤其涉及一种大型钢结构刚度、强度有限元建模方法。
技术介绍
1、大型钢结构在工程领域各行业中用于基础支撑、安装框架、载荷传递等主要结构，其刚度、强度能否满足应用需求是设计的关键问题。由于大型机械制造成本高、周期长，很难在设计初期进行实物的方案验证，利用计算机进行数值分析能够对设计方案进行快速迭代，成本低、时效强、便于结构的优化改进。有限元法作为工程领域现行有效的一种数值分析方法，被广泛应用于航天、铁路、采矿等行业机械结构、流体传热等相关计算。
2、随着有限元法的推广和进步，形式多样的钢结构有限元模型不断涌现。大型钢结构有限元模型的建立方法，对计算结果的合理性至关重要。对于大型钢结构来讲，一般需要关注的是整体刚度、强度是否满足安装和应用需求，建模时主要考虑简单快捷、运算高效的方式，对于重点关键的零部件及结构需要精细建模，而不重点关注的结构可以适当简化、省略。
3、很多计算人员由于缺少经验，耗费大量时间进行建模，或由于建模方法的不合理，导致网格数量巨大，对计算资源需求很高，普通计算机或便携式工作站难以满足计算需求，只能租借超算平台，计算成本很高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，解决了很多计算人员由于缺少经验，耗费大量时间进行建模，或由于建模方法的不合理，导致网格数量巨大，对计算资源需求很高，普通计算机或便携式工作站难以满足计算需求，只能租借超算平台，计算成本很高的问题。
>2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，包括以下步骤：3、将三维几何导入到有限元建模前处理软件中，并对三维几何结构的拓扑关系进行简单处理；
4、确定计算目的是刚度分析或强度分析；
5、进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程。
6、其中，进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程中，所述刚度计算建模流程包括：
7、关注整体趋势的刚度计算建模；
8、关注细节变形的刚度计算建模。
9、其中，关注整体趋势的刚度计算建模，所述步骤包括：
10、简化刚度建模，其中，对于剖面形状为基础图形的型材，用梁单元进行简化建模，剖面形状复杂的型材，用壳单元或实体单元进行建模，局部细节和小结构进行忽略；
11、简化接头处理，其中，桁架类结构型材使用梁单元建模时直接共节点，接头连接稳固结构根据单元类型共节点或使用刚性单元连接，接头连接薄弱结构使用刚性单元连接局部网格，自由度接头使用刚性单元的自由度设置等效。
12、其中，关注细节变形的刚度计算建模，所述步骤包括：
13、详细刚度建模，其中，使用大尺度网格对全模型进行壳单元、实体单元、梁单元建模，关注零部件及周边零部件进行壳单元、实体单元建模，非关注零部件及周边结构进行简化刚度建模；
14、详细接头处理，其中，重点关注零部件与周边零部件之间的连接，焊缝有效厚度与工件厚度相当时，将被连接件共节点处理，焊缝有效厚度与工件厚度相差较大时，将焊缝单独建模，螺栓连接接头，保留螺栓孔中心点，并在中心点用梁单元连接被夹紧件。
15、其中，进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程中，所述强度计算建模流程包括：
16、进行建模区域划分，其中，将建模区域划分成重点区域和简化区域，重点区域重点关注位置、接头；
17、进行重点区域建模，其中，根据重点区域几何结构尺寸，确定基本网格尺度，对于结构不连续或应力集中区域，对网格进行进一步精细化，重点区域主体结构采用壳单元或实体单元进行建模；
18、进行详细接头处理，其中，对于重点区域的接头，保留其细节特征，螺栓连接保留螺栓孔并加垫片区域，用梁单元模拟螺栓，焊缝根据焊缝有效厚度、高度进行建模，自由度接头保留被连接件结构，将连接部件用自由度关系替代；
19、进行简化区域建模，其中，对于一些剖面形状简单的型材使用梁单元进行建模，对于不同单元类型的连接，使用共节点或用刚性单元进行局部连接；
20、进行简化接头处理。
21、其中，进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程，所述步骤之后还包括：
22、刚度建模或强度建模完成后，对单元连接、重复性、网格质量进行检查并调整，然后对材料、属性参数进行设置，对于壳单元检查其法面方向，同面法向保持一致，根据设计需求和使用场景进行载荷、约束的施加，完成有限元模型的建立。
23、本专利技术的一种大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，本方法主要面向于规模较大、用钢量较多的钢制支撑结构，重点关注整体结构的刚度、强度，对于关键位置的焊缝、螺栓连接等接头位置进行了局部加密，不考虑结构非线性问题，不适用于螺栓强度校核和焊缝接头细节评估。首先将三维几何导入到有限元建模前处理软件中，并对三维几何结构的拓扑关系进行简单处理；确定计算目的是刚度分析或强度分析；进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程，刚度建模或强度建模完成后，对单元连接、重复性、网格质量进行检查并调整，然后对材料、属性参数进行设置，对于壳单元检查其法面方向，同面法向保持一致，根据设计需求和使用场景进行载荷、约束的施加，完成有限元模型的建立。建模方法合理，无需巨大网格数量和高需求的计算资源，进而节省计算成本。
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【技术保护点】
1.一种大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程中，所述刚度计算建模流程包括：
3.如权利要求2所述的大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，关注整体趋势的刚度计算建模，所述步骤包括：
4.如权利要求2所述的大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，关注细节变形的刚度计算建模，所述步骤包括：
5.如权利要求1所述的大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程中，所述强度计算建模流程包括：
6.如权利要求1所述的大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程，所述步骤之后还包括：
【技术特征摘要】
1.一种大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，进入刚度计算建模流程或强度计算建模流程中，所述刚度计算建模流程包括：
3.如权利要求2所述的大型钢结构刚度、强度有限元建模方法，其特征在于，关注整体趋势的刚度计算建模，所述步骤包括：
4.如权利要求2所述的大...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓辰，鲁正环，梁海川，张明，李悦，刘国东，顾世峰，
申请(专利权)人：博德凯石机械设备营口有限公司，
类型：发明
国别省市：
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