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基于CAD与CAE技术的建筑桁架结构模型设计研究

作　者: 张舟
导　师: 李昌华
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 计算机辅助技术桁架结构 CAD/CAE一体化设计模型重构
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 66次
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内容摘要

随着科学技术的进步和计算机技术的不断发展,计算机辅助技术对于建筑结构的设计,无论是在方式上还是观念上都起着至关重要的作用。计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助工程(CAE)技术已经成为现在社会中衡量一个国家技术水平的重要指标。CAD与CAE技术的融入,为建筑结构设计提供了新的设计、表现、分析和建造手段。不但极大的提高了设计效率,而且使设计更加合理,拥有更佳的经济指标。随着CAD与CAE技术在建筑结构设计领域应用的广泛性与深入性不断增加,建筑结构设计领域也为计算机辅助技术提供了新的研究课题。本文从CAD与CAE技术在建筑结构设计领域的应用出发,通过对桁架结构特征的研究,寻找出针对桁架结构的CAD/CAE一体化设计方案。并从几何形体与桁架结构的特征出发,探索新型的桁架结构设计方式。通过对基于CAD/CAE技术的桁架结构设计研究,为进一步开发新型的建筑结构设计软件提供思路。本文首先介绍了CAD与CAE技术的发展现状,以及现在建筑结构设计要求下CAD与CAE软件的发展趋势。通过分析桁架结构特点,结合桁架结构设计对CAD与CAE技术与系统的需求,以及参照在工业设计领域CAD/CAE一体化技术的基础上,提出针对桁架结构设计的CAD/CAE一体化设计方案。其次,本文在研究几何形体和桁架结构之间关系的基础上,提出一种基于CAD软件所设计的几何形体模型,通过CAE软件的有限元分析技术与CAD参数化设计技术的结合,将几何形体模型重构为各个节点具有合理应力的桁架模型。接下来本文将以CAD软件Rhino和CAE软件ALGOR为平台,完成基于几何形体构建合理桁架结构模型的实例,并实现了在桁架结构设计的后处理阶段,基于Rhino软件与ALGOR软件间的数据共享与模型重构。文章最后对基于CAD与CAE技术的建筑桁架结构设计进行了总结和展望。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景和意义  8-10
    1.1.1 课题的研究背景  8-9
    1.1.2 课题的研究意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-11
  1.3 论文研究的目的及内容  11-12
    1.3.1 论文研究的目的  11
    1.3.2 论文研究的主要内容  11-12
  1.4 本章小结  12-14
2 CAD/CAE技术下桁架结构的一体化设计  14-28
  2.1 CAD/CAE技术与建筑结构设计  14-16
    2.1.1 CAD技术与建筑结构  14-15
    2.1.2 CAE技术与建筑结构  15-16
  2.2 桁架结构与CAD/CAE技术  16-21
    2.2.1 建筑桁架结构特点分析  16-20
    2.2.2 桁架结构对CAD/CAE的需求  20-21
  2.3 桁架结构CAD/CAE一体化设计  21-25
    2.3.1 CAD/CAE一体化设计  21-22
    2.3.2 桁架结构CAD/CAE一体化设计方案  22-24
    2.3.3 桁架结构CAD/CAE一体化设计目标  24-25
  2.4 关键技术讨论  25-27
    2.4.1 CAD与CAE软件之间一体化设计方式  25-26
    2.4.2 CAD软件与CAE软件数据传递技术  26-27
  2.5 本章小结  27-28
3 基于几何形体的桁架结构构建  28-44
  3.1 桁架结构应力研究  28-30
    3.1.1 应力理论  28-29
    3.1.2 桁架应力  29-30
  3.2 桁架结构设计技术  30-34
    3.2.1 建筑结构满应力设计原理  30-32
    3.2.2 建筑桁架结构设计技术  32-34
  3.3 基于几何形体的桁架结构构建  34-42
    3.3.1 几何形体与桁架结构的联系  35-36
    3.3.2 基于几何形体的桁架结构设计  36-40
    3.3.3 CAD/CAE技术下基于几何形体的桁架结构设计过程  40-42
  3.4 本章小结  42-44
4 基于CAD/CAE技术与几何形体的桁架结构设计实例  44-64
  4.1 软件平台  44-46
    4.1.1 Rhino平台  44-45
    4.1.2 ALGOR平台  45-46
  4.2 Rhino与ALGOR平台间的链接  46-48
    4.2.1 Rhino几何形体数据导入ALGOR的方式  46-47
    4.2.2 依据有限元分析数据的几何形体重构  47-48
  4.3 基于Rhino与ALGOR的桁架结构模型构建  48-62
    4.3.1 几何形体模型的建立  49-50
    4.3.2 重力荷载下的几何形体模型有限元分析  50-53
    4.3.3 有限元分析数据处理  53-59
    4.3.4 桁架结构模型重构  59-60
    4.3.5 桁架重构模型合理性验证  60-62
  4.4 本章小结  62-64
5 论文工作总结  64-66
  5.1 取得的研究成果  64
  5.2 论文主要创新点  64-65
  5.3 后续研究意义  65-66
致谢  66-68
参考文献  68-70
攻读硕士学位期间发表论文情况  70

基于CAD与CAE技术的建筑桁架结构模型设计研究

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