Abaqus 在橋梁工程中的應(yīng)用
Abaqus 是功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。Abaqus軟件包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具， Abaqus軟件除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴散、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透 / 應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。
結(jié)構(gòu)涉及幾何非線性問題，這種非線性是由于大位移、彎矩和軸力之間的相互作用而產(chǎn)生的，任何一個實際的工程問題都希望能根據(jù)設(shè)計方案，從理論上、計算上以及試驗上對其進行校核，將方案做得更經(jīng)濟實用，風(fēng)險降到更低。對于設(shè)計之后的分析，用于設(shè)計的近似方法已經(jīng)不能提供足夠的精確度，我們必須建立準(zhǔn)確的模型，借助計算機精確地分析結(jié)構(gòu)。
1、橋梁施工過程模擬
在橋梁施工方面工程模擬有限元軟件Abaqus提供了單元生死(ModelChange)、鋼筋混凝土材料屬性以及鋼筋預(yù)緊力等功能。下圖是某大橋施工過程的模擬。
2、橋梁模態(tài)分析
Abaqus提供了兩種求解振型的方法：Lanczos方法和Subspace兩種方法，兩種方法各有優(yōu)缺點，分別實用于規(guī)模較大，頻率提取多的結(jié)構(gòu)和規(guī)模小，頻率提取少的結(jié)構(gòu)。下圖橋梁長140m，高80m，其一階和四階振型如圖所示。
3、 美國金門橋地震響應(yīng)分析
Abaqus有功能強大的顯式求解器，下圖是利用Abaqus顯式求解器對美國金門大橋做的地震響應(yīng)分析。
4、重慶荊沙長江斜拉橋結(jié)構(gòu)三維仿真
位于湖北省荊州市的荊沙長江公路大橋南漢通航孔主橋如下圖所示，主跨布置成160+300+97m，橋梁全長557m,
下圖分別是利用Abaqus對該橋做的施工過程模擬、結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)及地震響應(yīng)分析結(jié)果
5、橋梁結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化
Abaqus 6.11推出了拓撲優(yōu)化技術(shù)，支持接觸、幾何非線性、材料非線性及制造約束。一般通過5~50次設(shè)計循環(huán)將獲得滿意結(jié)果，優(yōu)化后的幾何模型還可以通過Abaqus/CAE導(dǎo)出為STL文件或者INP文件，供設(shè)計使用。下圖為某橋梁的拓撲優(yōu)化結(jié)果。
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