[发明专利]一种基于有限元分析法的大跨度钢结构指标变化预测方法

说明书

本发明公开了一种基于有限元分析法的大跨度钢结构指标变化预测方法，包括以下步骤：步骤100、获取大跨度钢结构原始指标数据，并将原始指标数据存储在Excel表格中；步骤200、依据指标数据参数范围建立函数模型，采用大型有限元软件ABAQUS建立有限元节点模型；步骤300、将原始指标数据表导入ABAQUS有限元节点模型中，自动输出节点刚度；步骤400、根据节点刚度参数分析各因素影响权重，利用非完全相似误差预测法获取数据误差预测指标，建立了精确的节点有限元模型，分析端板连接节点的模型与原型应力分布的一致性，获取对应的主要影响因素，通过构建不完全相似的节点模型数据库，将相似误差预测问题根据具体情况区分层次，降低了模型的复杂程度，提高了预测精度。

技术领域

本发明实施例涉及大跨度钢结构指标预测技术领域，具体涉及一种基于有限元分析法的大跨度钢结构指标变化预测方法。

背景技术

大跨度钢结构的使用年限较长，在其使用过程中，外部环境的侵蚀、疲劳效应、材料老化、自然灾害等的影响和结构实际状态与设计不符、施工缺陷等原因，结构本身会产生抗力减小、损伤积累等反应，这些反应到一定程度就会导致工程事故突发。

根据大跨度钢结构的受力特点可以看出结构的稳定性起到控制作用，大跨度钢结构构件在弹塑性失稳后不能继续承受荷载，很小的外部荷载就能导致结构变形的急剧增加，这种失稳属于脆性破坏，对于结构的承载是很不利的，另外，大跨度钢结构失稳的原因除与结构自身的承载能力有关外，还与空间结构的支撑体系和边界条件有关，设计人员在设计中常常要对大跨度钢结构的支座和边界条件进行假定，这种假定只是近似的与结构本身的受力状态一致，假定和本身结构受力状态的差异将对大跨度钢结构的建造和使用过程中的安全性和使用期造成很大的影响，对于大跨度钢结构构件的损伤一般不可避免，如何准确了解结构的实际受力状态，对于判断结构损伤后的临界荷载、分析结构当前的安全状态也起着关键的作用。

当前的大跨度钢结构指标变化预测方法能将精确的有限元分析方法、建筑物的检测与鉴定规程运用于结构的安全性评估中来，但是还存在以下缺陷：

(1)现有的大跨度钢结构指标变化预测，由于影响钢结构指标的要素很多，各个要素的影响大小不一、形式各异，同时在各要素的综合作用下形成了最终的不完全相似模型整体误差，导致现有的大跨度钢结构指标变化预测模型相对复杂，且各个要素对模型误差的影响并不能简单的线性叠加或累积，导致钢结构指标变化预测复杂度较高，无法厘清各要素的影响权重；

(2)现有的大跨度钢结构指标变化预测方法不注重相似误差问题，对于非完全相似的因素没有进行过细致研究，导致缺乏统一的大跨度钢结构指标变化预测误差估计值，无法统筹分析，易造成资源浪费。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种基于有限元分析法的大跨度钢结构指标变化预测方法，以解决现有技术中钢结构指标变化预测复杂度较高，缺乏统一的大跨度钢结构指标变化预测误差估计值，无法统筹分析，易造成资源浪费的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种基于有限元分析法的大跨度钢结构指标变化预测方法，包括以下步骤：

步骤100、获取大跨度钢结构原始指标数据，并将原始指标数据存储在Excel表格中；

步骤200、依据指标数据参数范围建立函数模型，采用大型有限元软件ABAQUS建立有限元节点模型；

步骤300、将原始指标数据表导入ABAQUS有限元节点模型中，自动输出节点刚度；

步骤400、根据节点刚度参数分析各因素影响权重，利用非完全相似误差预测法获取数据误差预测指标。

作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，采用ABAQUS中的线性减缩积分单元C3D8R，有限元的计算钢结构的节点刚度参量，所述有限元计算模型中节点刚度的测量步骤如下：