基于hypermesh软件的复杂结构有限元建模

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1、万方数据第28卷第8期20l0年8月水电能源科学WaterResourcesandPowerV01．28No．8Aug．2010文章编号：1000—7709(2010)08—0100—04基于HyperMesh软件的复杂结构有限元建模彭妍1’2娄一青3汪亚超1’2徐宝松1’2(1．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210098；2．河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心，江苏南京210098；3．温州市水利局，浙江温州325000)摘要：针对结构复杂的大坝有限元结构分析中常需在已有Hyp

2、erMesh格式有限元模型上增加某些附属混凝土结构，以李家峡双曲拱坝为例，采用HyperMesh软件中的Geom和Tool等子面板建立新增附属结构的几何模型，并吝3分为三维有限元模型，进而与AutoCAD软件进行比较。结果表明，利用HyperMesh软件对复杂结构进行补充修改几何模型，可大幅提高建模效率。关键词：HyperMesh；复杂结构；几何模型；网格剖分中图分类号：TV314；TP31文献标志码：A在对重大水工混凝土结构进行有限元计算分析时，必须建立一个能充分反映实际坝体结构与坝址区地质地形条件的有限元模型，网格

3、的数量、形式和质量对计算精度和计算规模将产生直接影响口]，而在实际工程应用中常需对已有的有限元模型进行修改，增加某些附属混凝土结构。通常可在AutoCAD软件中打开原始的HyperMesh有限元模型对应的*．dxf文件，按坐标和几何尺寸添加附属混凝土结构的平面控制点、线后保存；再打开已有的HyperMesh主体有限元模型，随后导人保存后的*．dxf文件，即可在HyperMesh中出现位置正确的附属混凝土结构的平面控制点、线；最后根据新增的平面控制点、线剖分网格，并考虑与周围已有单元和节点的协调，方可获得所需的复杂结构的

4、三维有限元模型。由于在AutoCAD软件中绘制三维图形很难控制方向及长度，精确定位时需大量控制点坐标，而实际工程资料中很少能提供如此详细的数据，耗时长，且易出错。鉴此，本文采用前处理功能强大的HyperMesh软件对原始HyperMesh有限元模型进行几何模型修改，并剖分为三维有限元模型，从而大幅提高了建模效率。1几何模型修改及网格剖分常用功能修改几何模型一般需通过辅助点、线进行坐标定位并确定具体尺寸、方向，依此确定新增附属混凝土结构的准确位置。常用的命令有“Geom—createnodes”、“Geom-tempno

5、des”、“Tool—translate”、“Tool—project”、“Geom—lines”和“Geom—circles”。网格剖分时，用户可使用各种网格生成模板及强大的自动网格划分模块，可及时调整每个面或边界的网格参数，包括单元长度(size)、单元密度(density)、单元长度变化趋势(biasing)、网格划分算法(algorithm)等[2]。二维网格剖分常用“2D-spline”和“2D-spin”命令。三维网格剖分时常用“3D-Linedrag”和“3D-Solidmap”命令。这些自动网格划分功能

6、能极大地减少复杂几何的有限元建模时间，提高了建模效率。2实例2．1概况及有限元模型李家峡水电站是黄河上游大型梯级水电站，收稿日期：2010’03—23，修回日期：2010’05—04基金项目：国家自然科学基金资助项目(50909041，50809025，50879024)；国家科技支撑计划课题基金资助项目(2008BAB29803，2008BAB29806)}高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20070294023)；江苏省“333高层次人才培养工程”科研基金资助项目(2017一B08037)；中国水电工程顾问集

7、团公司科技基金资助项目(CHC-KJ一2007—02)；河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室专项基金资助项目(2009586012)作者简介：彭妍(1984一)，女，博士研究生，研究方向为大坝安全监控，E-mail：py94502390@163．corn万方数据第28卷第8期彭妍等：基于HyperMesh软件的复杂结构有限元建模·101·位于青海省尖扎县与化隆县交界处。水电站属大(1)型一等工程，以发电为主，兼顾灌溉。枢纽挡水建筑物由混凝土双曲拱坝、左岸重力墩、副坝、坝后厂房和两岸泄水道等组成。三心圆双曲拱坝

8、最大坝高155m，厚高比0．29，坝顶基本宽8m。左岸2157m高程以上设有重力墩。泄水建筑物包括2个中孔和1个底孔，中孔与底孑L均为挑流消能。电站引水发电建筑物由5条引水钢管、坝后双排机组厂房和尾水渠组成。引水钢管采用坝后背管布置方式。拱坝基础地质条件复杂，断裂较为发育，分布于河床的F。。、F。。-1、Fs。顺河向断层及北东向F