【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑信息模型，具体涉及一种钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换系统及方法。
技术介绍
1、本专利涉及建筑信息模型
，具体涉及到一种临时钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换方法及工具，可以被应用于临时钢栈桥设计、制造、安装、运营、拆除过程中的有限元前处理模型生成。
2、临时钢栈桥是一种大型临时保通设施，广泛存在于跨江、跨河及海上大中型桥梁等施工中，主要用于跨越复杂地形，以便捷原材料、机器设备、工作人员的运送。也见于经济条件受限情况下的民用暂时保通桥梁，以满足人员、车辆通行需求。临时钢栈桥结构形式与公路桥梁基本一致，但临时钢栈桥属于暂时性工程项目，需要考虑快速生产、便捷拆卸，通常采用钢架结构形式，主要构部件包括桩基础、承重梁、桁架梁、桥面板系统、附属设施等。
3、临时钢栈桥属于大型临时设施，在设计、制造、安装、运营、拆除等各个环节需要根据工况、地形、地质、水文等边界条件进行结构计算分析，以编制特定作业方案，规避作业风险。在结构计算分析过程中，通过复杂的力学计算公式，并根据规范、经验进行参数选取以得到安全可靠的计算结果，但随着通用有限元技术的发展，越来越多的计算过程可以直接借助有限元计算软件完成。利用有限元软件进行钢栈桥结构计算分析时，需要进行前处理工作，该工作的实质是建立计算分析模型，其核心任务是将实际问题或设计方案抽象为能为数字计算提供所有输入数据的有限元模型，该模型定量反映了分析对象的几何、材料、荷载、约束等各个方面的特性，主要工作内容包括结构形式处理、几何模型建立、单元类型和
4、bim(building information model)技术是临时钢栈桥正向设计的基础技术。bim技术一直致力于提供一个全过程全参与方的信息交换基石。面向不同阶段的设计人员提供三维设计环境是bim技术的重要目标之一。但国内bim正向设计技术发展多年，仍鲜有实际落地案例，究其本质，除受制于政策制度原因外，bim模型无法直接用于出图和结构计算分析是造成当前困境的主要技术原因。如何将设计模型直接用于计算分析，成为bim技术在正向设计推广不得不回答的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种临时钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换系统及方法，将bim模型转换成为用于出图和结构计算分析的有限元文件，进而转换成为有限元前处理模型。
2、本专利技术提供一种钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换系统，包括：
3、bim模型获取模块，用于获取bim模型，所述bim模型由revit、bentley或bimbase建模平台中的任一个建模得到；特性映射器模块，用于将构件的截面及材料特性绑定到所述bim模型的构件，并对所述构件的截面中心配置构造线；节点求解器模块，用于选定参与计算的构件，并对所述构件的构造线分层求交点，再将所述交点与所述构造线的端点合并为点的集合，得到重计算节点；单元装配器模块，用于对所述重计算节点去重，并对去重后的节点分组得到有限元前处理模型单元及其特性值从而对所述构件进行单元重构；有限元前处理模型输出模块，用于将去重后的节点、有限元前处理模型单元及其特征值、构件的材料特性，形成有限元分析前处理文件，进而通过有限元软件得到有限元前处理模型。
4、进一步的，所述特性映射器模块采用所述建模平台利用内置的截面、材料特性库对构件族进行截面、材料映射，以将截面、材料特性绑定到所述bim模型构件族，进而通过构件族的类型属性将上述特性传递到构件族的构件实例中，并按照是否实例化自同一构件族将构件进行分类，得到同族构件集合：
5、px＝{p1,p2...pi}
6、px为同族构件集合，pi为构件实例，每一个构件实例pi由一组属性组成，所述属性包括唯一键值、结构线、偏移值、交点、端点，其中交点和端点共同构成构件的节点，所述节点用于存储计算结果。
7、又进一步的，所述节点求解器模块得到重计算节点的具体方法为：
8、步骤s1：令绑定映射截面后的构件集合为u，为所有构件的全集：
9、u＝{i参与计算，i不参与计算}
10、其中：
11、i参与计算＝{p钢管桩，p平联，p斜撑，p承重梁，p上弦杆,p下弦杆，p横向分配梁，p纵向分配梁，p面板}，i不参与计算为i参与计算的补集，p钢管桩为钢管柱的构件实例，p平联为平联的构件实例，p斜撑为斜撑的构件实例，p承重梁为承重墙的构件实例，p上弦杆为上弦杆的构件实例，p下弦杆为下弦杆的构件实例，p横向分配梁为横向分配梁的构件实例，p纵向分配梁为纵向分配梁的构件实例，p面板为面板的构件实例；
12、以在有限元分析时是否需要添加连接约束，将i参与计算的连接关系分成有约束关系和无约束关系，令有约束关系所涉构件集合为m有约束，令无约束关系所涉构件集合为m无约束，并将i参与计算中的构件实例添加到m有约束和m无约束，其中m无约束包括p平联、p斜撑与p钢管桩；
13、步骤s2：对m有约束进行节点重计算，具体方法为：
14、将临时钢栈桥约束至上而下进行添加，按照添加约束所在的平面进行竖向分层，按照层次划分结果，选取相邻层次之间的构件，将结构线投影至层次最低的平面，从下往上计算求得交点，再将计算得到的交点逆投影至各自构件所在的平面后，保存交点和结构线端点坐标至各自构件实例的交点和端点中；
15、步骤s3：对m无约束进行节点重计算，具体方法为：
16、根据直线表示公式：分别确定斜撑结构线、钢管桩结构线和平联结构线的表达式并联立求解，其中，pt为直线上的未知点，pt0为直线上任一的已知点，为直线的方向向量，s为自变量表示pt沿方向向量上的变化量，求解过程如下：
17、首先，对斜撑结构线与钢管桩结构线求交点，并联立得到如下方程组：
18、
19、其中，i为斜撑编号，j为钢管桩编号，ptxi表示第i号斜撑结构线上的任意点，ptxi0表示第i号斜撑结构线上的起始端点，表示第i号斜撑结构线上的方向向量，由第i号斜撑结构线的起始端点和终止端点确定，ptgj表示第j号钢管桩结构线上的任意点，ptgj0表示第j号斜撑结构线上的起始端点，表示第j号斜撑结构线上的方向向量，由第j号斜撑结构线的起始端点和终止端点确定，s1为自变量，自变量s1在斜撑结构线表达式：中表示ptxi沿方向向量上的变化量，自变量s1在钢管桩结构线表达式：中表示ptgj沿方向向量上的变化量；
20、根据上述联立方程组，依次对任一根钢管桩与任一斜撑的结构线表达式联立求解，计算得到自变量s1的值，带入钢管桩结构线表达式：求取钢管桩结构线和斜撑结构线的交点ptgj，并将计算结果添加到p钢管桩构件实例中的交点；
21、然后，对斜撑结构线与平联结构线求交点，并与斜撑结构线表达式联立得到如下方程组：
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1.一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1所述的一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于：
6.一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换方法，其特征在于，步骤3还包括：
9.根据权利要求6所述的一种钢栈桥BIM模型到有限元前处理模型的转换方法，其特征在于，步骤4还包括：
10.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在
...【技术特征摘要】
1.一种钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的一种钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于，还包括：
5.根据权利要求1所述的一种钢栈桥bim模型到有限元前处理模型的转换系统，其特征在于：
6.一种钢栈桥bim模型到...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵璐，马飞，陈文凯，文敬华，张贵恩，向颖刚，李建强，刘艳，甘世雄，肖萌，刘涛，
申请(专利权)人：中交武汉智行国际工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
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