索杆梁钢结构施工动力学仿真软件研制

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1、索杆梁钢结构施工动力学仿真软件研制充分利用Matlab功能强大的数学函数库和C++的面向对象特性，采用Matlab和C++混合编程求解索杆梁钢结构施工过程中的柔性多体系统动力学问题.研制基于AutoCAD二次幵发工具ObjectARX的三维实体索杆梁钢结构施工过程仿真软件系统.该系统能对各种索杆梁钢结构的施工过程进行仿真计算并给出完整计算结果.版权和著作权归原作者所右，如存不愿意被转载的情况，己关键词：索杆梁钢结构；柔性多体系统动力学；Matlab；ObjectARXTU391；TU311.3；TP391.9AResearchanddevelo

2、pmentondynamicssimulationsoftwareforconstructionofcable-strutandbeamsteelstructureCHANGZhiguoa,YANGHuizhub,ZHANGQilina(a.CollegeofCivilEng.；b.ArchitecturalDesign&ResearchInstitute,TongjiUniv.，Shanghai200092)Abstract：ThepowerfulmathfunctionlibraryofMatlabandobject-orientedpro

3、grammingcharacteristicofC++aretakenfulladvantage.AndthehybridprogrammingofMatlabandC++isusedtoresolvetheproblemofdynamicsofflexiblemulti-bodyintheconstructionofcable-strutandbeamsteelstructure.A3DsolidobjectsimulationsystemisresearchedanddevelopedbasedonObjectARXwhichisthese

4、condarydevelopmentkitofAutoCAD.Thesystemcanbeusedtosimulatetheconstructionprocessofvariouscable-strutandbeamsteelstructureandprovidecompletecomputationresults.Keywords：cable-strutandbeamsteelstructure；dynamicsofflexiblemulti-body；Matlab；ObjectARX0引言大跨度弹性结构的吊装或安装等施工动力学问题包含机构运

5、动和弹性变形及其耦合效应，基于柔性右限单元并考虑刚体机构运动的非线性数值仿真是解决该类问题的有效途径.[1]其难点在于：(1)该问题的数值算法复杂，计算量大，因而对算法的效率和稳定性等要求很高;(2)为了便于监控施工过程中结构的变形和内力，大量仿真计算的数据要求实时以可视化形式表现.Matlab是Mathworks公司推出的工程计算及数值分析软件，其矩阵运算功能强大、易于使用.该软件虽然是个完全独立的编程和数据运算集成环境，但是由于它以逐行解释的方式执行代码，其计算效率相对较低；而且其数值计算功能需要Matlab集成环境的支持，这给工程计算与应

6、用带来很大不便.C++语言是1种面向对象的编程语言，代码效率高，便于用户进行交互处理，但直接利用其基本数学函数库开发算法先进、稳定性高的数值计算子程序难度很大，且需反复调试以确保其准确性.充分利用C++高级语言的强大编程功能扩展Matlab的相应功能进行混合编程，可以弥补其缺陷.[2-4]Matlab与C++混合编程大致有以下几种实现方法：（1）用C++编写以MexFunction为入门函数的Matlab动态链接子程序（DLL文件）供Matlab调用；（2）Matlab提供ActiveX接口，通过调用接口的底层函数实现在C++程序中启动、执行M

7、atlab并交换数据；（3）在C++中调用Matlab所提供的C++类和C++数学函数库.其中，用前两种方法开发的系统运行时都不能脱离Matlab集成环境，而用方法（3）可生成独立的应用程序或C++共享库或静态库，从而集成到C++应用程序中，便于系统集成开发.AutoCAD是工程技术人员广泛使用的CAD软件，因此在该环境中进行施工过程的仿真更有实际意义.ObjectARX应用程序是1种可以共享AutoCAD地址空间和建立对AutoCAD函数直接调用的动态链接库.由于精心设计的可扩展性，这些动态链接库既便于定义新类、也能对现有的类添加新功能.[5

8、,6]1索杆梁钢结构的施工动力学问题不难看到，根据拉格朗口乘数法建立的系统动力学控制方程是1组强非线性和强耦合的常微分一代数混合方程组.在方程中描述物