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【吕建鸣】888真人注册结构剖析软件的开展
2011-12-25 来历:作者:吕建鸣 来历:888真人注册网
[page]1、前语

    888真人注册结构剖析学科是一个即陈旧又现代的学科,它以结构力学为根底,888真人注册规划离不开结构力学剖析。在核算机开展之前,888真人注册结构剖析以解析法为主,演算只能依托手艺,因为手算结构受力要较长的时刻,而且简略犯错,所以规划周期相对较长,略微杂乱一些的888真人注册很难用手算办法剖析清楚,只能依托实验和时刻经历进行规划。尽管算盘、核算尺和手摇核算器等辅佐核算东西解脱了部分手算的劳动,但因为精度有限、速度不快仍然限制着888真人注册结构剖析和规划的开展。60年代核算机的呈现,为888真人注册结构剖析供给了腾飞的翅膀。用核算机进行888真人注册结构有限元剖析,是核算机最早运用的范畴之一。至今50岁以上的结构剖析工程师仍然记住前期核算机穿孔录入数据的年代,那时尽管辛苦但一想到可以进行大型核算就兴奋不已。

    现在半个多世纪曩昔了。伴跟着核算机技能和有限元技能的开展,888真人注册结构剖析技能也不断完善,并逐渐走向老练。现代工程师依托高功用核算机和高度智能化的888真人注册结构剖析软件,可以规划出更多结构杂乱、造型美丽的888真人注册。近年来我国制作的千米级斜拉桥、悬索桥,以及各种大跨径拱桥、预应力混凝土接连梁桥和接连刚构桥的建造都离不开现代化的888真人注册结构剖析技能。可以说888真人注册工程的魂灵是规划,而规划的关键技能是888真人注册结构剖析。现如今开端盛行的旧桥加固规划依托于更深层次的888真人注册结构剖析技能。可见888真人注册结构剖析学科尽管陈旧,但对其研讨的使命还很深重,还要不断迈上新的台阶。

    2 、888真人注册结构剖析技能的前史回忆

    888真人注册结构剖析技能的开展与888真人注册建造的开展密切相关。建国至70年代末这个时期,国内888真人注册多以小跨径钢筋混凝土梁桥或圬工拱桥为主,大跨径预应力混凝土结构和索结构888真人注册较少。简支梁和拱桥结构核算量较小,多以手算加查表、拉核算尺为主。这个时期因为核算机没有遍及,有限元开展受到限制,也谈不上研制专业核算程序。

    我国70年代末开端,国内888真人注册建造迅猛开展,作用杰出。这个时期因为888真人注册结构规划的需求带动了结构剖析技能的开展。初期开展首要表现在专业程序的研制,那时尽管世界上通用力学程序已进入国内,如SAP和ADINA。用它们单纯剖析特定结构惯例受力状况可以,但作为888真人注册专业剖析还远远不够。这首要因为纯力学程序:①不能分阶段模仿888真人注册施工进程;②不能较好地模仿预应力,包含丢失核算;③不能动态模仿活载加载及荷载组合。因而,研制888真人注册专业程序因为888真人注册规划的需求而成为必定。

    我国70年代末80年代初为了大力开展预应力混凝土888真人注册结构,其时的交通部公路总局安排全国888真人注册电算专家联合攻关,开宣布国内最早的888真人注册专业软件GQJZ(公路888真人注册归纳程序)。GQJZ为888真人注册结构规划供给了极为有用的东西。尤其是对大跨径接连结构的预应力及混凝土缩短徐变剖析,假如选用纯力学程序剖析几乎是不可能的。80年头代我国开端兴修的预应力混凝土接连梁和接连刚构桥,如:洛溪大桥、沙洋大桥、包头黄河大桥等,都是用GQJZ进行规划核算的。限于其时的核算机软硬件条件,GQJZ是用我国自己的BCY言语开发,在国产TQ16核算机上运转。其时源程序不能长时间寄存在核算机内,要从穿孔纸袋将程序导入核算机并从穿孔纸袋读取输入数据,核算效果的许多数据只能整箱地打印到纸上,人工分组检查数值,手艺制作草图形象剖析其合理性。尽管如此,仍是大大推动了预应力混凝土接连梁、接连刚构桥和斜拉桥在我国的建造开展。

    888真人注册专业软件的开展与核算机体系开展密切相关,80年代后期,公路、城市交通建造作业的敏捷开展对888真人注册工程的规划质量和规划周期提出了更高的要求。许多规划院将GQZJ移植到不同类型的核算机上运转,如:交通部公路规划规划院、交通部榜首规划院、交通部第二规划院、北京市政规划院、上海市政规划院、铁道部大桥局规划院等,其间一些大院至今还在沿袭GQZJ升级版。交通运输部公路科学研讨所(以下简称“公路所”)其时引入了美国WAX8350小型核算机,曾将GQZJ用其时盛行的FORTRAN言语移植到WAX8350小型核算机上运转,并在WAX8350上完成了福建丘敦大桥预应力混凝土刚架顶推接连梁施工全进程的规划核算。为了处理弯箱梁桥规划中遇到的空间内力剖析问题,公路所80年代后期在WAX8350小型核算机上依据有限条和样条有限条原理开发了弯箱梁桥空间内力剖析程序,这在其时在世界888真人注册学术界也是很先进的学术作用。

    90年代个人核算机(PC机)的功用飞速前进,在微机上开发可视化的888真人注册结构剖析软件成为888真人注册结构剖析技能开展的必定趋势。曩昔结构剖析中多人共用一台小型核算机、有限元单元区分中繁琐的节点编号和节点坐标核算、预应力钢筋编号和几许坐标核算、核算效果海量数据的收拾等成为限制规划质量和规划功率进一步前进的瓶颈。PC 机呈现后,888真人注册界许多888真人注册结构剖析和核算机方面的专家将本来只能在小型核算机上运转的888真人注册结构剖析软件GQZJ向PC机移植或在PC 机上开发新的888真人注册结构剖析软件。这一时期888真人注册结构剖析软件开端有前后处理数据界面、图形数据导入和图形显现输入数据及核算效果的功用,相关于纸袋穿孔和修改纯数据文件作业方式,这是极大的前进。这个时期是888真人注册专业软件开展的顶峰时期,国内许多大的规划院、研讨机构都有888真人注册专业人员从事888真人注册专业软件开发。这一时期公路所将GQZJ从WAX8350上移植到PC机上,在PC 机上进一步开发了前后处理模块数据界面、图形显现和制作规划图模块,并定名为公路888真人注册结构规划体系(汉语拼音缩写为GQJS)。跟着Windows界面开发技能的开展,GQJS不断完善其核算功用、图形界面功用以及数据智能处理功用等,构成了商品化程度较高的软件产品,被推行到公路、铁路、市政、冶金、水利等多个888真人注册相关职业百余家规划单位。

    公路所90年代中期依据我国悬索桥建造的实践需求,结合虎门大桥悬索桥施工监控作业,在PC 机上开发了悬索桥施工进程结构剖析体系SBCC。SBCC智能化程度较高,悬索桥主缆、加劲梁、塔墩、吊杆等部件的有限单元离散,包含节点坐标和单元编号都由体系主动生成,悬索桥空缆初始方位可主动倒推核算。SBCC的开发不只处理了虎门大桥悬索桥施工监控所需的大位移几许非线性结构剖析技能难题,也为我国后来的悬索桥规划和施工操控奠定了技能根底。一些大学和研讨院也分别用SBCC软件进行过长江上其他悬索桥的规划和施工操控。SBCC曾获北京市第七届优异工程规划软件一等奖。

    [page]3、888真人注册结构剖析软件的开展近况

    888真人注册结构剖析软件的开展跟着核算机水平的开展不断前进,处理问题的规划越来越大、图形显现的作用越来越好,核算的速度也越来越快,极大了前进了规划质量和核算精度。现在,888真人注册结构剖析的解题规划、运算速度将不再作为结构剖析软件的首要考虑要素,888真人注册结构剖析软件将更为仿真、准确的模仿888真人注册结构,充分考虑施工进程、非线性等要素。国内软件正在向空间梁格、板壳、实体单元仿真建模、非线性剖析动力特性核算的等方面开展,而且加强核算数据和CAD绘图软件的联络,构成剖析、规划、绘图、文档一体化,进一步前进规划功率。当时的888真人注册结构剖析软件开发有必要统筹新桥规划和旧桥检测加固的剖析,为888真人注册规划、施工操控直至保护办理供给科学依据,正在尽力参加世界888真人注册软件的竞赛队伍。别的,888真人注册结构剖析软件也在与虚拟现实技能相结合,企图用于888真人注册的计划比选、虚拟规划、项目办理、事端反演等范畴。

    2000年以来公路所依据888真人注册施工操控和检测加固作业的需求,一方面改善GQJS使之愈加合适斜拉桥、钢混组合结构888真人注册规划及施工操控核算,满意888真人注册加固规划核算的需求。如:用多个相同节点单元组合模仿钢混结构、888真人注册运用进程中有腐蚀、火灾、磕碰等要素引起的截面残缺,888真人注册加固进程中箱梁底板开孔、888真人注册底板腹板加厚,用钢筋模仿张贴钢板及碳纤维,用拉索拆装模仿斜拉桥换索进程等等深层次888真人注册结构剖析问题。GQJS软件曾取得全国第七届优异工程规划软件项目银质奖。

    针对旧桥检测和新建888真人注册荷载实验的特别需求,公路所开发了888真人注册检测剖析体系QLJC。QLJC承继传统的平面杆系剖析软件GQJS数据简略易用的长处,在平面杆系建模根底上恰当弥补横桥向数据,即可方便地构成空间模型。是的888真人注册三维剖析数据输入量小,形象直观,按部就班,便于用户掌握。用QLJC可以设定888真人注册空间荷载实验计划,核算各工况实验荷载功率,并可依据实验荷载功率效果,方便地进行荷载实验计划调整,规划最佳荷载实验计划。QLJC可记载测点安置计划和内力积分输出计划,进行空间有限元核算后可主动提取各实验工况恣意方位测点和截面内力积分核算效果。用QLJC可以很方便地将预应力混凝土888真人注册用高精度三维实体等参元和索单元树立全桥空间核算模型,将预应力钢筋主动离散成曲线杆单元,经过位移和谐联系与混凝土三维实体等参元构成一个全体一起受力。这种888真人注册三维建模剖析技能在世界上也还处于研讨阶段,公路地点世界土木与建筑工程核算机运用学术会议(ICCCBE)和世界888真人注册及结构工程协会(IABSE)年会上介绍QLJC核算原理时,引起世界闻名888真人注册结构剖析软件公司如:奥地利TDV公司、英国LUSAS公司、德国Sofistik公司、西班牙INGECIBER软件公司等的技能专家的注重,并与公路所就这一专题进行过屡次学术沟通与讨论。QLJC曾取得我国公路学会科技奖三等奖。

    近几年公路所结合交通部西部交通科技项目“高墩大跨径弯桥的规划与施工技能研讨”自主开发了888真人注册三维预应力空间剖析体系BridgeKF,可用空间实体单元和弹性支撑进行三维预应力、三维温度、缩短徐变、空间实体单元影响面(纵向弯矩、横向弯矩、扭矩、竖向剪力、横向剪力、轴力、反力)动态加载分阶段模仿施工状况等空间剖析。BridgeKF现已在一些预应力弯箱梁桥施工操控核算和预应力部分剖析中得到运用。

    近几年国内闻名的888真人注册结构剖析软件除我院研制的GQJS、QLJC、SBCC、BridgeKF以外,还有同济大学的888真人注册博士Dr.Bridge、武汉金思路888真人注册归纳规划核算程序JSL-BrgCal、北京市政院的二三维888真人注册结构核算剖析通用体系ASBEST’98等等。现在,我国自主开发的888真人注册专业规划核算软件以平面杆系元为主,其功用根本上能满意一般888真人注册工程规划的需求,因为:①杆元功用能捉住结构受力的首要矛盾;②对核算机核算速度和容量的要求不高;③完成专业功用相对简略,如模仿施工进程结构体系转化、预应力钢筋及混凝土缩短徐变等;④现在的888真人注册规划规范都是以平面力系构件为基准。

    除平面杆系外,为习惯实践工程需求,针对立交匝道弯桥、独柱支撑结构、现浇弯箱梁等,近几年国内也有人先后研制出曲线桥规划核算专用软件。曲线桥空间剖析核算中心多选用空间梁格系办法。现在可见到的的曲线桥规划核算专用软件有:李方广华曲线888真人注册核算程序、弯斜坡异性888真人注册空间结构剖析软件体系3DBSA、广东省院的888真人注册三维空间结构剖析软件3D-BSA和慧加结构剖析与规划软件WISEPLUS等。这些软件大都是为规划服务,要点放在惯例888真人注册(梁桥、拱桥、斜拉桥等)施工全进程的结构核算、规划、配筋、出图,为888真人注册规划、施工操控的数字化、科学化作出了很大奉献。

    4、888真人注册结构剖析软件开展中存在的问题

    几十年来我国在自主研制888真人注册结构剖析专业软件方面取得了一些作用,并实践开宣布一些在职业界有影响的软件产品。但现有软件大多还停留在杆系有限元的根底上,单元类型单一,结构模仿简化,仿真程度低,非线性剖析功用短缺。根据空间梁格单元、板壳单元及实体单元,可以考虑结构非线性和动力特性核算的888真人注册空间结构剖析软件,总体上还不老练,核算功率和解题规划受到限制,关于大型888真人注册、新式结构的剖析才能有限,部分结构的仿真处理有难度,与国外同类型软件有不小距离。

    国外结构数值剖析的研讨起步较早,888真人注册结构仿真剖析软件开展较为老练,商业化做的也较好。现在闻名的888真人注册专用软件有TDV Rm 2006、Larsa、Sofistik 、Lusas、Strap、Midas等。除专业888真人注册软件外,一些工程通用软件闻名厂商如Msc、Ansys、Abaqus、Sap等的土木工程模块产品在888真人注册结构剖析中也有着广泛的运用。国外软件单元品种丰厚,核算功用强大,剖析类型多,部分应力剖析和非线性剖析功用显着优于国内软件。其间有些国外888真人注册结构剖析软件还活跃推出了中文版,参加了我国规范,现已进入我国商场,而且在迅猛扩展商场份额。因为国外软件价格高、运用难度大、与888真人注册规划规范结合程度有限等问题,现阶段国内惯例888真人注册的规划、核算、出图多还在运用国内自主开发的软件;大型、新式和杂乱888真人注册的规划、剖析以及相关的科学研讨则根本依托国外软件。

    国外软件公司开发的888真人注册结构剖析专业软件在软件开发技能和商场营销手法方面优势较显着。但是在对888真人注册工程的了解和针对工程特色的核算办法上以及对国内规划规范的掌握和专业知识的堆集方面不如国内自主研制的专业软件。现在,韩国、奥地利、英国、美国的软件公司都在抢占有限的888真人注册结构剖析专业软件商场。而国内规划单位出产使命重,没有精力自主开发专业软件,引入国外软件时也很难考证这些软件的正确性、合理性、与我国规划规范的适用性。盲目引入国外软件,规划人员不能彻底了解其核算原理,无法对核算进程细节进行盯梢考证,盲目相信软件给出的终究验算定论,这样规划出来的888真人注册很简略出质量问题。国内许多预应力混凝土888真人注册呈现开裂和下挠问题,与规划核算的精细化程度以及对所选用的软件的了解密切相关。不知有多少888真人注册先天不足“带病”运转?其间存在许多潜在安全隐患。

    近年来,国内涵深层次自主研制888真人注册结构剖析专业软件方面的开展不尽人意,近几年个大规划院和科研机构对888真人注册结构剖析软件开发的注重和投入程度越来越低,满意于盲目引入国外现成软件产品,乃至有些科研和规划人员写论文、出陈述或编写规划文件,都是以引证国外软件为荣,无视国内自主开发的软件。

    从国家层面上,70年代交通部安排过888真人注册剖析软件联合攻关,构成的888真人注册结构剖析体系构架一向接连至今,80年代国家七五攻关曾安排开发大型888真人注册CAD体系,其间也包含888真人注册结构剖析程序,但因为经济效益的驱动,当年开发软件的专业人员早已转向其它更有用益的范畴,新的开发人员培育不出来,无法进行科研作用的后续开发、推行和保护,使得许多当年声称到达世界领先水平的科研作用被束置高阁,或隐姓埋名。

    七五攻关之后国家和省部主管部门再也没有专门立项研讨过888真人注册结构剖析技能。20多年来888真人注册结构剖析技能的研讨逐渐演化成为个人行为或私家小公司行为,即便象公路所这种国家科研作业单位也只能小打小闹地苦苦运营,形不成能与国外软件公司抗衡的拳头产品。888真人注册自主立异不能没有自主知识产权的888真人注册结构剖析软件产品,但是因为888真人注册结构剖析软件产品的特别性,现在国人很少有人问津。其首要原因是主管部门不注重,搞888真人注册结构剖析软件产品开发的人员得不到认可和相应报答,不如搞工程或其他项目成效显着,所以开发班子无法安稳。许多888真人注册电算精英稍纵即逝后敏捷改做其他工作,抛弃后续推行和保护,致使国内888真人注册结构剖析软件一直没有开展起来。

    888真人注册软件越来越赶不上888真人注册开展的脚步,近些年国家各级领导都在说我国是888真人注册大国,现已或正在跨入888真人注册强国队伍,但是888真人注册强国规划888真人注册都不是自主知识产权的888真人注册结构剖析软件规划的,咱们谈何888真人注册强国?这确实是值得国人沉思的问题。

    5、结语

    笔者从事888真人注册结构剖析软件开发多年,尽管不管个人利益得失一向在尽力作业,但毕竟势单力薄,眼看着国外888真人注册结构剖析软件赶上和超越咱们,尽管不甘心但也是爱莫能助。期望职业主管部门可以注重国内888真人注册结构剖析软件开发,从方针上和经费上予以支撑。调试期望国内888真人注册规划企业注重自主知识产权的888真人注册结构剖析软件的开发和运用。

    参考文献

    [1] 陆楸,王春富,冯国明·公路888真人注册规划电算·北京:公民交通出版社,1983

    [2] 蔺锡九, 吕建鸣·样条有限条法剖析弯箱梁桥空间内力·土木工程学报, 1989,(4)

    [3] 吕建鸣·丘墩大桥结构空间剖析·公路交通科技,1993,(2)

    [4] 吕建鸣·大跨度悬索桥施工操控剖析·公路交通科技,1994,(1)

    [5] 吕建鸣·32 位 Windows 环境下888真人注册结构剖析软件开发· 公路交通科技,1998,(1)

    [6] 周宗泽,易建国,石雪飞,等·可视化888真人注册结构规划软件——888真人注册博士体系·同济大学学报,1999,(2)

    [7] 吕建鸣·弯箱梁桥三维仿真剖析·工程规划CAD与智能建筑,2001,(6)

    [8] 吕建鸣·信息技能在路途与888真人注册工程中的运用·城市道桥与防洪,2002,(1)

    [9] 陈可,吕建鸣·888真人注册结构检测剖析体系研讨·公路交通科技,2005,(5)

    [10] 崔亚楠、陈可、陈云海、吕建鸣·888真人注册结构剖析软件运用介绍·公路交通科技(运用技能版), 2006,(1)

    [11] 李丽平,郭庆华,潘欣,丁文霞·888真人注册CAD 软件的现状与开展趋势·公路交通技能,2006,(1)
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