18-高新技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用(ppt34頁)(編輯修改稿)
2025-01-19 14:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 特殊、受力體系復(fù)雜的結(jié)構(gòu)物還需進(jìn)行結(jié)構(gòu)的模型試驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性。但是大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)受到場(chǎng)地和設(shè)備的限制，只能進(jìn)行縮尺、模型試驗(yàn)，此類試驗(yàn)有 “ 失真 ” 效應(yīng)。若要研究某一物理參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響以及制作多個(gè)類似構(gòu)件反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，則往往需要耗費(fèi)大量的人力和財(cái)力。而利用仿真試驗(yàn)可以完全模擬足尺結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，研究參數(shù)影響只需調(diào)整幾個(gè)參數(shù)的輸入。對(duì)于研究災(zāi)害對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞，長期荷載作用，徐變產(chǎn)生的影響及其高速荷載作用下結(jié)構(gòu)的破壞過程，這是真實(shí)試驗(yàn)難以模擬的情況，方針結(jié)構(gòu)試驗(yàn)更具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，近年來，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程試驗(yàn)方面的應(yīng)用日益廣泛。 ? 二、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的基本任務(wù) ? 工程結(jié)構(gòu)在各種外加荷載和環(huán)境作用下的各種反應(yīng)，特別是其破壞過程和極限承載力是人們需要深入研究的。由于真實(shí)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的不足，因此，結(jié)構(gòu)計(jì)算仿真的主要任務(wù)有兩個(gè)方面：一是構(gòu)件 (或結(jié)構(gòu) )在加載過程中的荷載 — 變形關(guān)系的仿真分析；二是構(gòu)件 (或結(jié)構(gòu) )破壞過程的計(jì)算仿真。 ? 混凝土結(jié)構(gòu) (構(gòu)件 )荷載 — 變形關(guān)系的計(jì)算機(jī)仿真分析方法，按材料性能和變形特征可分為線性分析方法和非線性分析方法。線性分析方法只適用于結(jié)構(gòu) (構(gòu)件 )開裂前且為小變形時(shí)的情況，非線性 (包括材料非線性和幾何非線性 )分析方法則適用于結(jié)構(gòu) (構(gòu)件 )開裂后或?yàn)榇笞冃螘r(shí)的情況。 ? 破壞過程的計(jì)算機(jī)仿真可以反應(yīng)結(jié)構(gòu) (構(gòu)件 )的薄弱部位、破壞機(jī)理和破壞特征，為結(jié)構(gòu)方案的比較、結(jié)構(gòu)性能的評(píng)估、事故原因的分析、結(jié)構(gòu)的修復(fù)和加固提供必要的理論依據(jù)。 ? 三、結(jié)構(gòu)仿真試驗(yàn)的基本步驟 ? 利用數(shù)值仿真軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真試驗(yàn)的過程可分為四個(gè)步驟： ? (1)根據(jù)所要模擬結(jié)構(gòu)建立仿真模型； ? (2)確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件各相關(guān)參數(shù)，材料的本構(gòu)關(guān)系或物理模型； ? (3)模擬實(shí)際荷載作用施加過程和環(huán)境因素； ? (4)選擇有效的數(shù)值分析方法，如差分法、有限元法、直接積分法等。 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在土木工程中研究現(xiàn)狀與意義 ? 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已發(fā)展成為與信息論、控制論、模擬論、人工智能、多媒體技術(shù)密切相關(guān)的一門實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科。近年來計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用愈來愈多。 ? 一些高校結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，受試驗(yàn)條件制約，試驗(yàn)儀器和經(jīng)費(fèi)不足，許多試驗(yàn)不能開展。比如抗震試驗(yàn)所需的震動(dòng)臺(tái)、伺服加載系統(tǒng)，一些學(xué)校還未具備條件購買。即使已經(jīng)購買了這些設(shè)備，一次試驗(yàn)所需的經(jīng)費(fèi)包括構(gòu)件制作、試驗(yàn)耗材費(fèi)用等也是相當(dāng)可觀的，因此一般本科教學(xué)均未開設(shè)此類大型試驗(yàn)。 ? 對(duì)于一些試驗(yàn)周期長、破壞突然、危險(xiǎn)性大的試驗(yàn)，學(xué)生往往不能通過真實(shí)試驗(yàn)全面了解試驗(yàn)的整個(gè)過程，也不能細(xì)致地觀察到構(gòu)件的破壞。通過結(jié)構(gòu)仿真試驗(yàn)，一是可以拓寬試驗(yàn)項(xiàng)目，開闊學(xué)生的視野。比如對(duì)于試驗(yàn)設(shè)備不完備、使用設(shè)備精密、試驗(yàn)損耗大的試驗(yàn)；二是可以加強(qiáng)真實(shí)試驗(yàn)成功率。學(xué)生在教師初步講解試驗(yàn)步驟的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)仿真模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)可能造成試驗(yàn)失敗的關(guān)鍵性步驟在計(jì)算機(jī)上反復(fù)訓(xùn)練，以此降低實(shí)際操作中錯(cuò)誤的發(fā)生率；三是可以彌補(bǔ)真實(shí)試驗(yàn)的不足。通過計(jì)算機(jī)模擬加速周期長的試驗(yàn)過程，使學(xué)生了解整個(gè)試驗(yàn)過程，實(shí)現(xiàn)真實(shí)試驗(yàn)難以達(dá)到的效果，使靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，微觀變成宏觀，使真實(shí)試驗(yàn)難以觀測(cè)到的過程通過計(jì)算機(jī)形、聲、色的特點(diǎn)反映出來。 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)存在的問題 ? 計(jì)算機(jī)仿真研究的主要內(nèi)容是結(jié)構(gòu)模型和分析方法的建立和仿真系統(tǒng)的開發(fā)。 ? 仿真系統(tǒng)的開發(fā)屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，可以采用、借鑒計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)。結(jié)構(gòu)工程研究人員研究的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的模型和分析方法的建立。結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的建模應(yīng)具有相似性、簡單性、多面性、有效性的仿真建模的基本特點(diǎn)，應(yīng)使最終的結(jié)構(gòu)模型達(dá)到仿真建模的最高級(jí)別：結(jié)構(gòu)有效，即通過建立的模型不但能重復(fù)實(shí)際結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，且能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)產(chǎn)生這些反應(yīng)的運(yùn)動(dòng)過程。 ? 由于結(jié)構(gòu)工程的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展受制于結(jié)構(gòu)工程的研究進(jìn)展和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，歷史較短，因此國內(nèi)外對(duì)結(jié)構(gòu)工程的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究還不是很深入。為了建立一套完整的結(jié)構(gòu)工程的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，促進(jìn)計(jì)算機(jī)仿真在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的應(yīng)用，開展結(jié)構(gòu)工質(zhì)量監(jiān)管人員主要通過抽查質(zhì)檢員的檢查、質(zhì)量負(fù)責(zé)人的質(zhì)量抽檢報(bào)告、各類施工統(tǒng)計(jì)報(bào)表、內(nèi)部質(zhì)量審核報(bào)告、質(zhì)量目標(biāo)完成評(píng)審、顧客滿意評(píng)價(jià)、管理評(píng)審以及企業(yè)制定的文件和上級(jí)主管部門下發(fā)的文件等方式進(jìn)行定期
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