梯形鋼屋架三維可視化輔助設計系統(tǒng)研究.pdf

1、鋼結構屋架屬于房屋頂部承重的最常見的一種結構形式，具有施工方便、力學性能良好和結構布置靈活等優(yōu)點，因此在各類大跨度建筑中被廣泛應用。目前，在鋼屋架的設計上，基本采用以二維平面為基礎的設計軟件完成屋架的設計，設計人員的工作效率得到明顯改善。但是，由于鋼屋架節(jié)點連接處的構造以及桿件之間的空間關系較為復雜，故二維CAD軟件所設計的結果很難滿足工程實際和設計人員的需求，通常需要設計人員不斷的對設計結果進行修改，更正，費時費力。以三維可視化的形式

2、對設計結果進行表達，人們通過三維模型對能夠以更加直觀、全面的方式對設計結果進行預覽和比選，往往能取得較理想的設計效果。因此，研究開發(fā)鋼屋架三維可視化輔助設計系統(tǒng)已成為結構工程領域研究的熱點和發(fā)展方向。
　　本文針對鋼屋架三維可視化輔助設計問題，采用Visual C++6.0可視化編程系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，應用面向?qū)ο蟪绦蛟O計技術和OpenGL圖形標準技術，以國家現(xiàn)行設計規(guī)范和設計手冊為依據(jù)，研究開發(fā)了梯形鋼屋架三維可視化機輔助設計系統(tǒng)

3、。主要研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　(1)研究了ANSYS接口程序設計和桁架有限元計算的程序?qū)崿F(xiàn)，實現(xiàn)了對屋架桿件內(nèi)力和節(jié)點位移的計算。
　　(2)以《熱軋型鋼》(GB/T706-2008)規(guī)范為依據(jù)，采用三階Bezier曲線及曲面對角鋼的圓弧段進行擬合，實現(xiàn)并建立了具有真實感的桿件三維模型。
　　(3)由屋架結構中各節(jié)點和桿件三維模型，根據(jù)屋架結構的幾何拓撲關系和設計構造信息，應用矩陣堆棧技術建立屋架整體結構的三維模

4、型。
　　(4)系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。系統(tǒng)設有三個模塊:參數(shù)化設計模塊、結構分析與構件設計模塊和三維可視化模塊。其主要功能如下:
　　1)參數(shù)化設計模塊:實現(xiàn)了屋架結構設計參數(shù)的確定、荷載計算和材料選擇。
　　2)結構分析與構件設計模塊:實現(xiàn)了結構有限元分析、桿件設計和節(jié)點設計。
　　3)三維可視化模塊:應用OpenGL圖形標準技術和建模方法，建立了桿件、節(jié)點和屋架結構整體的三維真實感模型，并實現(xiàn)了對模型的漫游瀏覽。