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基于有限元法的结构优化设计（基于有限元法的结构优化设计研究）
发布时间：2023-04-19 13:13:45
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大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于基于有限元法的结构优化设计的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
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本文目录:
一、建筑结构优化设计方法有哪些？
一、并行算法
高层建筑结构的主要因素是结构的抵抗水平力的性能。因此，抗侧移性能的强弱成为高层建筑结构设计的关键因素，且是衡量建筑结构安全性、稳定性能的标准。
在建筑结构中，单位建筑结构面积的结构材料中，用于承担重力荷载的结构材料用量与房屋的层数近似成正比例线性关系。
二、高层体系优化法
建筑使用性能的不同，所以其对内部空间的要求不同。同时，高层建筑结构使用功能不同，则其平面布置也发生改变。通常，住宅和旅馆的客房等宜采用小空间平面布置方案；办公楼则适合采用大小空间均有；商场、饭店、展览厅以及工厂厂房等则适宜采用大空间的的平面布置；宴会厅、舞厅则要求结构内部没有柱子的大空间。
三、可靠度优化法
在非地震灾害区高层建筑结构的方案选型时，应优先选用抗风性能比较好的结构体系，也就是选用风压体型系数较小的建筑结构体系。这样可以在很大程度上减小风荷载作用下的扭转效应引起的结构变形和内力的影响。
二、有限元分析是什么 在机械设计上有什么用
涵义：有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
在机械设计上的作用：有限元分析就是分析零件的结构，分析怎么设计才能用最少材料做出最稳定的精度。一般是 proe，UG,SW建模再转到ANSYS进行分析。可以分析受力情况看看最高承受多大的力，频率，看看在不同频率下的变形量，还有受热分析等。 不过ANSYS99%英文版的。
扩展资料：
有限元分析的基本步骤通常为：
第一步 前处理。根据实际问题定义求解模型，包括以下几个方面:
(1) 定义问题的几何区城：根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。
(2) 定义单元类型:
(3) 定义单元的材料属性:
(4) 定义单元的几何属性，如长度、面积等；
(5) 定义单元的连通性:
(6) 定义单元的基函数;
(7) 定义边界条件:
(8) 定义载荷。
第二步 总装求解: 将单元总装成整个离散城的总矩阵方程(联合方程组)。总装是在相邻单元结点进行。状志变量及其导数(如果可能)连续性建立在结点处。联立方程组的求解可用直接法、选代法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。
第三步 后处理: 对所求出的解根据有关准则进行分析和评价。后处理使用户能简便提取信息，了解计算结果。
基本特点
有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。
不同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。
参考资料：百度百科-有限元分析
三、建筑结构的优化方法有哪些？主要从哪些方面来优化呢？
结构优化设计： 在给定约束条件下，按某种目标(如重量最轻、成本最低、刚度最大等)求出最好的设计方案，曾称为结构最佳设计或结构最优设计，现在的优化问题基本用渐进的数学方法。当然对于简单的问题可以把实际工程转化为数学的问题进行计算机处理。可是建筑一般很复杂，这个也是建筑上的优化的困难所在。可靠度优化法 ，在非地震灾害区高层建筑结构的方案选型时，应优先选用抗风性能比较好的结构体系，也就是选用风压体型系数较小的建筑结构体系。
钢筋的优化。楼板按分布式布置的方法，梁纵筋通长钢筋改为不同直径纵筋与架立筋通长的方式，减少梁钢筋。基础和底板的优化，特别是地下室。对于土层很好的区域，底板所在的土层可能就是岩层，同时地下水在底板下很深处，这时可以直接利用岩层作为结构底板。细部节点的优化设计 。细部节点，如立面线脚、挑檐、圈梁、压顶的设计优化，往往会被设计人员忽视。但其却也是建造成本的重要做成部分。进行严格控制，避免非计算要求之外的额外浪费。
满足经济性的要求。即结构设计时应根据建筑的建造地点、规模大小、高度多少等，在满足耐久性、安全性和使用性要求的前提下，精打细算采用经济又合理的优化结构体系，以起到节约成本的功效。当前，很多建筑项目由于投资大，建设周期长，所以有效进行结构优化设计，能够相应的减少投资金额，建筑结构优化设计，是实现建筑本体功能与建筑投资成本的关键性手段。
考虑必要的构造措施，结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上，该图纸是结构工程师的语言，是直接面对施工现场及相关工程技术人员的，应该按照一定的规范绘制。
四、基于ABAQUS的有限元分析和应用的内容简介
《基于ABAQUS的有限元分析和应用》是基于ABAQUS软件6.7版本进行有限元分析与应用的入门指南和工程分析与科学研究教程。全书分为上、下两篇。上篇结合有限元的基本理论和数值计算方法，通过系列的相关例题和讨论，系统地介绍了ABAQUS软件的主要功能和应用方法，包括编写输入数据文件和前处理的要领，对输出文件进行分析和后处理的方法等；下篇精选了一批ABAQUS在科研和工程领域的典型应用案例，涉及了土木、机械、航空、铁道等工程领域，橡胶、岩土和复合材料等多种材料的应用研究，以及如何通过编写用户接口程序进行二次开发等内容。ABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，具有强健的计算功能和模拟性能，拥有大量不同种类的单元模型、材料模型和分析过程。《基于ABAQUS的有限元分析和应用》是应用ABAQUS有限元软件进行力学分析和结构计算的必备工具书,可供从事工程设计和有限元分析的科研人员和工程师等阅读和参考，也可以作为力学和工程专业研究生和本科生的有限元数值计算课的辅助教材。
以上就是关于基于有限元法的结构优化设计相关问题的回答。希望能帮到你，如有更多相关问题，您也可以联系我们的客服进行咨询，客服也会为您讲解更多精彩的知识和内容。
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