[发明专利]一种带屋面板的凯威特网壳冲击仿真方法

权利要求书

1.一种带屋面板的凯威特球面网壳冲击仿真方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：建立凯威特球面网壳主杆、檩条、立柱、铆钉、屋面板模型；

步骤2：使用有限元分析软件ABAQUS中Import功能，将步骤1建立的K8型网壳主杆、檩条、立柱、铆钉和屋面板导入ABAQUS中，生成有限元网壳模型各部件，同时建立圆柱体冲击物；

步骤3：将步骤2各部件按网壳主杆、立柱、檩条、铆钉、屋面板、冲击物顺序由下向上放置，完成有限元模型装配；

步骤4：连接网壳各部件，设置网壳支撑位三向不动铰支座，完成有限元模型边界条件设置；

步骤5：对屋面板施加荷载并布置重力场，设置冲击物冲击速度；

步骤6：设置分析步，创建冲击物与网壳之间接触关系，选择接触算法；

步骤7：赋予网壳材料参数，设置冲击物质量；

步骤8：选择各部件单元类型，部署网壳各部件网格划分策略，划分网壳各部件与冲击物网格数量，记录网壳各部件各位置网格布种数；

步骤9：进行冲击物不同速度不同质量时网壳冲击模拟，观察网壳云图冲击区是否有网格过度畸变现象发生以及模型运算是否高效，

若冲击区存在网格过度畸变，回到步骤7，加密冲击区网格数量，

若冲击区网格表现正常，但运算周期过长，回到步骤7，减小冲击区网格数量，

若冲击区网格表现正常且运算周期在可接受范围内，输出网壳冲击动力响应并进行分析。

2.根据权利要求1所述的一种带屋面板的凯威特球面网壳冲击仿真方法，其特征是：所述步骤1中，建立凯威特球面网壳主杆、檩条、立柱、铆钉、屋面板模型，具体过程是，

1.1）确定凯威特球面网壳基本参数，根据网壳主杆与檩条、屋面板几何关系，确定檩条和屋面板的跨度、矢高，使用大跨空间结构软件MST建立网壳主杆、檩条、屋面板模型；

1.2）将网壳主杆—檩条、檩条—屋面板导入AUTO-CAD中，连接网壳主杆与檩条生成主杆，连接檩条与屋面板生成铆钉；

1.3）把屋面板导入Rhino软件中，生成屋面板蒙皮。

3.根据权利要求2所述的一种带屋面板的凯威特球面网壳冲击仿真方法，其特征是：所述步骤1.1）中，网壳主杆与檩条、屋面板几何尺寸关系的确定，具体过程是，

檩条或屋面跨度L₁、矢高f₁，通过下式确定：

式中，L为网壳主杆跨度，f为网壳主杆矢高，a为立柱及铆钉高度。

4.根据权利要求1所述的一种带屋面板的凯威特球面网壳冲击仿真方法，其特征是：所述步骤4中，网壳模型各部件连接方式，具体过程是，对网壳所有节点进行编号，将网壳主杆、立柱、檩条、铆钉、屋面板依次连接，除主杆与立柱采用MPC-Beam刚接外，其余部件均采用MPC-Pin铰接方式连接，设置网壳支撑位三向不动铰支座，完成有限元模型边界条件设置。

5.根据权利要求1所述的一种带屋面板的凯威特球面网壳冲击仿真方法，其特征是：所述步骤6中，冲击物与网壳接触方式为GeneralContact，接触算法采用罚函数法。

6.根据权利要求1所述的一种带屋面板的凯威特球面网壳冲击仿真方法，其特征是：所述步骤8中，网壳主杆、檩条、立柱、铆钉采用显示梁单元B31，屋面板采用显示壳单元S4R，冲击物采用离散刚体单元R3D4。

7.根据权利要求1所述的一种带屋面板的凯威特球面网壳冲击仿真方法，其特征是：所述步骤8中，部署网壳各部件网格划分策略，具体过程是保证冲击物与网壳接触区域网壳网格尺寸小于冲击物尺寸，对冲击物与网壳接触区域网格加密，对非接触区域粗略划分。