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数值计算网格与bim数字图形协调生成方法的研究

数值计算网格与BIM数字图形协调生成方法的研究

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作者：胡雨晨华北水利水电大学

学位级别：硕士

有限单元法已成为数值计算的代表性算法,应用于各种实际工程中,网格划分既是有限元分析的基础与关键,又是重点与难点。网格划分的精细度不仅会影响分析结果的精确度与计算效率,划分的过程还会耗费大量时间与精力,其作为有限元分析的核... 详细信息

有限单元法已成为数值计算的代表性算法,应用于各种实际工程中,网格划分既是有限元分析的基础与关键,又是重点与难点。网格划分的精细度不仅会影响分析结果的精确度与计算效率,划分的过程还会耗费大量时间与精力,其作为有限元分析的核心步骤,已成为相关领域的研究热点。现有的网格划分方法虽然可以满足简单几何模型网格的自动划分,但是对于实际工程中的复杂模型,网格生成过程还是需要依赖人工干预,干预人员需要具备相关知识,对整体分析、网格规划有一个合理的把控才能避免网格划分出错,避免计算不收敛等问题。因此,目前迫切需要寻求一种更高效的网格生成方法。本文结合了有限元网格生成理论、bim技术、钢筋混凝土结构建模方法、关联bim数字图形的网格生成思想等内容,对单一材质模型网格快速生成方法与多材质、复杂模型的网格生成方法进行了研究,具体研究成果如下:（1）提出了单一材质模型的网格快速生成方法。通过摄影成像得到单一材质实体的单层表面STL文件,并对该文件中的奇异单元、奇异节点进行合并、删除等处理,然后将处理后的STL三角网格转化为有限元体网格,即计算出STL三角单元上合法线方向与拉伸长度,从而得到拉伸后的新节点坐标,新节点与旧节点重新排列生成有限元退化六面体网格。（2）提出了多材质、复杂模型的网格剖分方法。基于关联bim数字图形的网格剖分思想,利用Revit软件建立了精细模型,根据建立的精细模型制定了五组网格剖分方案,按照方案将精细模型导入到有限元软件ANSYS Workbench中进行网格剖分,分析对比了各组网格质量度量参数的值与有限元计算的结果。（3）将多材质、复杂模型的网格生成方法应用在钢筋混凝土渡槽的网格剖分中。建立了钢筋混凝土结构渡槽的精细模型,制定了五组渡槽网格剖分方案,得到了渡槽网格质量度量参数的值,并进行了有限元计算,通过对比分析五组模型的网格质量参数值与有限元计算结果,证明了前文多材质、复杂模型网格生成方法的可行性。

关键词：有限元网格生成 bim数字图形 STL网格有限元分析钢筋混凝土

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