圬工拱橋垮塌過(guò)程模擬前后處理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，由于設(shè)計(jì)、施工、超載和使用環(huán)境條件等各方面的原因，發(fā)生了多起橋梁垮塌事故。因此，研究橋梁垮塌機(jī)理，探究橋梁垮塌原因，顯得尤為迫切。隨著計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)的高速發(fā)展，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)模擬研究橋梁倒塌過(guò)程是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用并且可行的研究方法。鑒于此，本研究以圬工拱橋垮塌過(guò)程為研究對(duì)象，研究圬工拱橋垮塌所需的計(jì)算機(jī)輔助關(guān)鍵技術(shù)，主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 第一部分：針對(duì)圬工拱橋建模難度較大，耗時(shí)費(fèi)力，并且具有不可重復(fù)性等特點(diǎn)，本

2、研究建立如下圬工拱橋三維有限元建模方法。
　　 1)截面拉伸，以定義的基準(zhǔn)面，沿指定的方向及長(zhǎng)度，拉伸形成橋梁實(shí)體。
　　 2)三維實(shí)體交叉并算法，基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行交、叉、并等運(yùn)算，形成特定的幾何體
　　 3)設(shè)計(jì)模型輸出的接口格式，形成可供OpenSEES計(jì)算的有限元模型
　　 第二部分：基于OpenGL圖形庫(kù)，采用面向?qū)ο蟪绦蜷_(kāi)發(fā)語(yǔ)言C＃，系統(tǒng)地開(kāi)發(fā)了橋梁垮塌有限元分析后處理系統(tǒng)，主

3、要內(nèi)容包括：
　　 1)有限元靜力計(jì)算結(jié)果的可視化，通過(guò)建立的一系列類以及幾何算法，顯示計(jì)算結(jié)果的應(yīng)力及位移云圖。
　　 2)橋梁倒塌全過(guò)程動(dòng)力計(jì)算結(jié)果的可視化，針對(duì)單元生死模擬技術(shù)，設(shè)計(jì)了單元顯示的動(dòng)態(tài)更新和刪除算法，全過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬橋梁的倒塌過(guò)程。
　　 3)測(cè)點(diǎn)布置方案及測(cè)點(diǎn)應(yīng)力提取算法，采用冒泡排序法，建立了通過(guò)節(jié)點(diǎn)快速查找相關(guān)節(jié)點(diǎn)的算法，進(jìn)一步利用三角單元已知節(jié)點(diǎn)應(yīng)力，通過(guò)形函數(shù)插值計(jì)算出單元中測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力

4、值。
　　 4)實(shí)體單元剖分算法的實(shí)現(xiàn)，以六面體實(shí)體單元為例，基于面與線段計(jì)算交點(diǎn)的原理，完成面與實(shí)體單元的相交面的計(jì)算。
　　 5)關(guān)鍵截面內(nèi)力積分算法的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證，將關(guān)鍵截面進(jìn)行三角網(wǎng)劃分，利用截面內(nèi)力等效積分原理計(jì)算。
　　 6)大文件讀取算法，采用堆棧分步讀取計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，讀取與顯示模型動(dòng)力計(jì)算結(jié)果同時(shí)進(jìn)行。
　　 最后，本文以堤溪沱江大橋?yàn)槔?，與課題組成員共同建立了包含前處理、有限元計(jì)算和后處理