ANSYS軟件在鋼框架結(jié)構(gòu)分析中前處理系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)研究1.引言隨著建筑業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑越來(lái)越受到人們的青睞，成為一種重要的結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)的輕量化、抗震性能優(yōu)越、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)使得其在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用廣泛。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的廣泛應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)、施工的效率和質(zhì)量。ANSYS軟件是目前應(yīng)用最廣泛的有限元分析軟件之一，它能夠進(jìn)行力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析、流體力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析等。其強(qiáng)大功能和廣泛應(yīng)用使得其在工程領(lǐng)域有著重要的地位。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)分析方面，ANSYS軟件的應(yīng)用也越來(lái)越受到關(guān)注。由于鋼結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且ANSYS軟件作為商業(yè)軟件，其主要進(jìn)行的是針對(duì)一般情況下的應(yīng)用，因此需要在ANSYS軟件的前處理系統(tǒng)中進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以適應(yīng)各種特殊情況的分析需要。2.前處理系統(tǒng)介紹2.1ANSYS軟件前處理系統(tǒng)的概述ANSYS軟件的前處理系統(tǒng)是進(jìn)行有限元分析前必不可少的一個(gè)步驟，包括了問(wèn)題進(jìn)行的幾何建模、模型分析、加載和邊界條件設(shè)置等。前處理系統(tǒng)的主要目標(biāo)是將實(shí)際的工程問(wèn)題進(jìn)行抽象化處理，使其變成符合有限元分析模型要求的幾何形狀和物理特性。在進(jìn)行前處理時(shí)，建模是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。建模需要將實(shí)際的工程問(wèn)題進(jìn)行幾何模型的描述，將問(wèn)題屬性轉(zhuǎn)化為適合有限元分析的數(shù)據(jù)形式。在鋼框架結(jié)構(gòu)分析中，需要將鋼框架建模為一系列節(jié)點(diǎn)與單元，對(duì)于節(jié)點(diǎn)的位置和單元的劃分，建模者需要充分考慮鋼框架的實(shí)際情況，并對(duì)較為平面的構(gòu)件進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，否則會(huì)導(dǎo)致有限元模型的復(fù)雜度和計(jì)算量的增加。2.2ANSYS軟件前處理系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)ANSYS軟件是商業(yè)軟件，其主要面向的是一般的應(yīng)用情況，在進(jìn)行特殊情況分析時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行前處理系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)，以適應(yīng)特定的工程問(wèn)題的需要。前處理系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)需要具備一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)，并且需要對(duì)ANSYS軟件有深入的了解，同時(shí)也需要對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的了解。在進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，需要對(duì)ANSYS軟件的前處理系統(tǒng)進(jìn)行深度定制，使其能夠滿足對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)的分析需求。主要需要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的開(kāi)發(fā)：2.2.1用戶接口定制化用戶接口是用戶和軟件之間的橋梁，也是用戶進(jìn)行前處理工作的主要交互界面。在進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，需要充分考慮對(duì)用戶接口的定制，使其能夠便于用戶進(jìn)行操作，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)特定的分析需求。2.2.2自動(dòng)模型生成鋼框架結(jié)構(gòu)的建模需要在ANSYS軟件中進(jìn)行大量的手動(dòng)操作，且對(duì)于較為復(fù)雜的模型，手動(dòng)建模會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間。因此，在進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，需要開(kāi)發(fā)出自動(dòng)模型生成的功能，將待分析的鋼框架結(jié)構(gòu)自動(dòng)生成為有限元模型，以提高工作效率。2.2.3特殊單元的定義ANSYS軟件中的單元類型有限，對(duì)于特殊的受力部位，需要定義特殊的單元類型。在進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，需要開(kāi)發(fā)出特殊單元的定義功能，以滿足鋼框架結(jié)構(gòu)分析的需求。2.2.4骨架結(jié)構(gòu)的屬性設(shè)置骨架結(jié)構(gòu)的分析需要對(duì)其進(jìn)行屬性設(shè)置，包括對(duì)于鋼材的材質(zhì)、彈性模量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以及對(duì)于節(jié)點(diǎn)的支座模式、節(jié)點(diǎn)的位移約束等進(jìn)行設(shè)置。在進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，需要在ANSYS軟件中進(jìn)行對(duì)于鋼框架的屬性設(shè)置功能的開(kāi)發(fā)，以滿足鋼框架結(jié)構(gòu)分析的要求。3.實(shí)例分析以一座50m×50m鋼框架結(jié)構(gòu)為例，該結(jié)構(gòu)由鋼柱、鋼梁、連接件等元件構(gòu)成，分析其在地震作用下的受力以及屈曲狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。在進(jìn)行分析前，需要對(duì)ANSYS軟件進(jìn)行前處理系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)，以適應(yīng)此類結(jié)構(gòu)的分析需求。在二次開(kāi)發(fā)后的ANSYS軟件中，我們對(duì)于該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了自動(dòng)建模和分析，得到了該結(jié)構(gòu)在地震激勵(lì)下的動(dòng)力分析結(jié)果和在不同地震預(yù)測(cè)值下的變形和應(yīng)力分析結(jié)果，進(jìn)一步對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)。4.結(jié)論通過(guò)對(duì)ANSYS軟件前處理系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)其針對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)分析的需求。在進(jìn)行鋼框架結(jié)構(gòu)分析時(shí)，