一种基于mgt和Excel的有限元构件截面建模方法

摘要

本发明公开了一种基于mgt和Excel的有限元构件截面建模方法，包括利用midasGen进行有限元建模、导出mgt文件、利用Excel处理数据、编辑gmt文件、导入mgt文件、形成截面信息等步骤。本发明的有益效果是：通过mgt文件的数据流功能和Excel的数据处理功能，批量处理复杂有限元模型中常见的众多截面定义的工作，替代在midasGen中手动逐一建立截面的方法，提高有限元建模效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种构件截面建模方法，具体为一种基于mgt和Excel的有限元构件截面建模方法，属于建筑与土木工程仿真分析技术领域。

背景技术

在超高层建筑的施工中，核心筒和外框架通常会由于荷载、材料、施工组织等多种因素产生较大的竖向变形和竖向变形差。需要建立超高层建筑的有限元仿真分析模型，并分别计算一次加载和考虑施工阶段的工况，验证施工阶段分析的必要性，计算得出考虑徐变效应、施工荷载、施工找平和施工工序的施工全过程模拟中结构最大竖向位移值及发生的楼层，以期验证结果与理论推导保持一致，来更好的指导施工。

选择在midasGen软件中建立有限元仿真分析模型，在模型建立过程中，因超高层结构的构件的截面类型非常之多，大部分为钢结构及SRC截面，常规做法为在midasGen软件中通过截面自定义来进行建立，即按照已有设计图纸，在程序提供的截面定义功能中，逐一输入截面的数据。此方法速度极慢，效率极低，而且容易出错。尤其是在超高层项目中，截面通常都有几百到几千种，这种手动建模的方法对建模效率和准确率都存在不利影响，基于此，本申请提出一种基于mgt和Excel的有限元构件截面建模方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种基于mgt和Excel的有限元构件截面建模方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于mgt和Excel的有限元构件截面建模方法，包括以下步骤：

步骤1，利用midasGen建立有限元模型，从midasGen软件中导出mgt命令流文件；

步骤2，打开mgt命令流文件，找到截面数据相关部分内容；

步骤3，参照midasGen软件的mgt命令流文件中截面数据的相关说明。

步骤4，将midasGen软件的mgt命令流文件中截面数据的拷贝，复制到Excel文档中。

步骤5，将midasGen软件的mgt命令流文件中截面数据复制到Excel文档中的部分选中，在Excel程序中按照以下操作，数据-数据工具-分列-分割符号-勾选分号、逗号、空格-下一步-下一步-常规-完成。

步骤6，将Excel文档中的部分选中，在Excel的数据后建立映射逻辑，逻辑为＝单元格&","；

步骤7，将上一步生成的数据按照图纸的数据进行复制和修改，以满足图纸中关于构件截面的要求。

步骤8，将上一步生成的文件导入到midasGen软件的mgt命令流文件中，并导入midasGen软件，即生成了各类自定义截面。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤1中，需要利用midasGen软件，建立初步有限元模型，并导出mgt文件。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤4中，需要将mgt文件中截面数据复制到Excel中。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤5～6中，需要下文具体实施方式要求的方法对数据进行编辑。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤8中，需要将编辑后的mgt文件重新导入到midasGen软件中。

作为本发明再进一步的方案：。

本发明的有益效果是：该基于mgt命令流和Excel的有限元模型的构件截面建模方法设计合理，可以显著提高建模效率和准确率，尤其是在超高层及大跨度空间结构等截面众多的业务场景中，可缩短建模时间到已有方法的十分之一。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明mgt文件中关于截面数据的拷贝；

图3为本发明在Excel中编辑gmt的截面数据；

图4为本发明在Excel中建立截面数据的映射逻辑；

图5为本发明导入midasGen的截面数据；

图6为本发明在midasGen中查看导入的截面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1～6，一种基于mgt和Excel的有限元构件截面建模方法，包括以下步骤

步骤1，利用midasGen建立有限元模型，从midasGen软件中导出mgt命令流文件；

步骤2，打开mgt命令流文件，找到截面数据相关部分内容；

步骤3，参照midasGen软件的mgt命令流文件中截面数据的相关说明：

桁架单元或梁单元的截面数据

iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE,[DATA]

；DB/USER

；iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE,BLT,D1,D2,D3,

D4,D5,D6；1stline–VALUE

；AREA,ASy,ASz,Ixx,Iyy,Izz

；2ndline

；CyP,CyM,CzP,CzM,QyB,QzB,PERI_OUT

PERI_IN；3rdline

；iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE,iREPLACE,

ELAST,DEN,POIS,POIC；1stline-SRC

；D1,D2,[DATA]；2ndline

；iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE,1,DB,NAME1,

NAME2,D1,D2；COMBINED

；iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE,2,D11,D12,

D13,D14,D15,D21,D22,D23,D24

；iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE,iyVAR,izVAR,

STYPE；1stline-TAPERED

；DB,NAME1,NAME2；2ndline(STYPE＝DB)

；[DIM1],[DIM2]；2ndline(STYPE＝USER)

；D11,D12,D13,D14,D15,D16

；2ndline(STYPE＝VALUE)

；AREA1,ASy1,ASz1,Ixx1,Iyy1,Izz1

；3rdline(STYPE＝VALUE)

；CyP1,CyM1,CzP1,CzM1,QyB1,QzB1,PERI_OUT1,

PERI_IN1；4thline(STYPE＝VALUE)

；D21,D22,D23,D24,D25,D26

；5thline(STYPE＝VALUE)

；AREA2,ASy2,ASz2,Ixx2,Iyy2,Izz2

；6thline(STYPE＝VALUE)

；CyP2,CyM2,CzP2,CzM2,QyB2,QzB2,PERI_OUT2,

PERI_IN2；7thline(STYPE＝VALUE)

；[JOINT]-i；2ndline(STYPE＝PSC)

；[OUTER-H]-i；3rdline(STYPE＝PSC)

；[OUTER-B]-i；4thline(STYPE＝PSC)

；[INNER-H]-i；5thline(STYPE＝PSC)

；[INNER-B]-i；6thline(STYPE＝PSC)

；[JOINT]-j；7thline(STYPE＝PSC)

；[OUTER-H]-j；8thline(STYPE＝PSC)

；[OUTER-B]-j；9thline(STYPE＝PSC)

；[INNER-H]-j；10thline(STYPE＝PSC)

；[INNER-B]-j；11thline(STYPE＝PSC)

；iSEC,TYPE,SNAME,OEESET,STYPE1,STYPE2

；1stline-CONSTRUCT

；SHAPE,...(samewithothertypedatafromshape)

；Before(STYPE1)

；SHAPE,...(samewithothertypedatafromshape)

；After(STYPE2)

；iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE

；1stline-COMPOSITE-B

；Hw,tw,B,Bf1,tf1,B2,Bf2,tf2

；2ndline

；N1,N2,Hr,Hr2,tr1,tr2；3rdline

；SW,GN,CTC,Bc,Tc,Hh,EsEc,DsDc

；4thline

；iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE

；1stline-COMPOSITE-T

；Hw,tw,B,tf1,B2,tf2

；2ndline

；SW,GN,CTC,Bc,Tc,Hh,EsEc,DsDc

；3rdline

；iSEC,TYPE,SNAME,OFFSET,SHAPE

；1stline-PSC

；JO1,JO2,JO3,JI1,JI2,JI3,JI4,JI5

；2ndline

；HO1,HO2,HO2-1,HO2-2,HO3,HO3-1

；3rdline

；BO1,BO1-1,BO1-2,BO2,BO2-1,BO3

；4thline

；HI1,HI2,HI2-1,HI2-2,HI3,HI3-1,HI4,HI4-1,

HI4-2,HI5；5thline

；BI1,BI1-1,BI1-2,BI2-1,BI3,BI3-1,BI3-2,BI4

；6thline

；[DATA]:1,DB,NAMEor2,D1,D2,D3,D4,D5,D6

；[DIM1],[DIM2]:D1,D2,D3,D4,D5,D6

；[JOINT]:JO1,JO2,JO3,JI1,JI2,JI3,JI4,JI5

；[OUTER-H]:HO1,HO2,HO2-1,HO2-2,HO3,HO3-1

；[OUTER-B]:BO1,BO1-1,BO1-2,BO2,BO2-1,BO3

；[INNER-H]:HI1,HI2,HI2-1,HI2-2,HI3,HI3-1,HI4,HI4-1,

HI4-2,HI5

；[INNER-B]:BI1,BI1-1,BI1-2,BI2-1,BI3,BI3-1,BI3-2,BI4

1.共同事项

iSEC:截面编号

TYPE:截面特性种类

＝DBUSER:在DB输入的、或者其它定型的截面

＝VALUE:直接输入截面特性数据

＝SRC:SRC构件的截面特性

＝COMBINED:组合截面的截面特性

＝TAPERED:非单一截面的截面特性

＝CONSTRUCT:组合前后的截面特性

＝COMPOSITE-B

＝COMPOSITE-T

＝PSC:

SNAME:截面名称

OFFSET:指定截面中心的位置

＝LT:Left-Top

＝CT:Center-Top

＝RT:Right-Top

＝LC:Left-Center

＝CC:Center-Center

＝RC:Right-Center

＝LB:Left-Bottom

＝CB:Center-Bottom

＝RB:Right-Bottom

SHAPE:截面的形状符号(参考表1)

2.VALUE

1stLine

BLT:区分构件的制作方法{Built}

＝Built:焊接型钢(Built-UpSection)

＝Roll:轧制型钢(RolledSection)

D1:截面的第一尺寸

D2:截面的第二尺寸

D3:截面的第三尺寸

D4:截面的第四尺寸

D5:截面的第五尺寸

D6:截面的第六尺寸

2ndLine

AREA:截面面积

ASy:单元坐标系y轴方向的有效剪截面面积

ASz:单元坐标系z轴方向有效剪截面面积

Ixx:单元坐标系x轴方向的扭转刚度

Iyy:单元坐标系y轴方向的截面弯矩

Izz:单元坐标系z轴方向的截面弯矩

3rdLine

CyP:自中和轴到单元坐标系(+)y方向最外端的距离

CyM:自中和轴到单元坐标系(-)y方向最外端的距离

CzP:自中和轴到单元坐标系(+)z方向最外端的距离

CzM:自中和轴到单元坐标系(-)z方向最外端的距离

QyB:作用于单元坐标系y轴方向的剪切系数

QzB:作用于单元坐标系z轴方向的剪切系数

PERI_OUT:截面外轮廓周长

PERI_IN:截面内轮廓周长

3.SRC

1stLine

iREPLACE:计算组合截面刚度的材料

1＝Steel{1}

ELAST:型钢和混凝土的弹性系数比

DEN:型钢和混凝土的比重比

POIS:型钢的泊桑比

POIC:混凝土的泊桑比

2ndLine

D1:混凝土截面的第一尺寸

D2:混凝土截面的第二尺寸

4.COMBINED

1:通过DB选择截面时

DB:各国家标准截面的DB

NAME1,NAME2:构成组合截面的两种单位截面的

名称

D1:截面的第一尺寸

D2:截面的第二尺寸

2:输入定型截面的主要尺寸时(USER)

D11:截面的第一尺寸

D12:截面的第二尺寸

D13:截面的第三尺寸

D14:截面的第四尺寸

D15:截面的第五尺寸

D21:截面的第六尺寸

D22:截面的第七尺寸

D23:截面的第八尺寸

D24:截面的第九尺寸

5.TAPERED

iyVAR:考虑单元坐标系y轴截面弯距的方法{1}

＝1:直线形(Linear)

＝2:抛物线形(Parabolic)

＝3:三次曲线形(Cubic)

izVAR:考虑单元坐标系z轴截面弯矩的方法{1}

＝1:直线形(Linear)

＝2:抛物线形(Parabolic)

＝3:三次曲线形(Cubic)

STYPE:指定变截面构件的截面形状

＝DB

＝USER

＝VALUE

1:通过DB选择截面时

DB:各国家标准截面的DB

NAME1,NAME2:变截面的开始点i端和结束点

j端的截面名称

2:输入定型截面的主要尺寸时(USER)

[DIM1],[DIM2]

3:使用VALUE输入截面时

D11:i端的第一尺寸

D12:i端的第二尺寸

D13:i端的第三尺寸

D14:i端的第四尺寸

D15:i端的第五尺寸

D16:i端的第六尺寸

AREA1:i端的截面面积

Asy1:i端单元坐标系y轴方向有效剪截面面积

Asz1:i端单元坐标系z轴方向有效剪截面面积

Ixx1:i端单元坐标系x轴方向扭转刚度

Iyy1:i端单元坐标系y轴方向的截面弯距

Izz1:i端单元坐标系z轴方向的截面弯距

CyP1:自i端中和轴到单元坐标系(+)y方向

最外端的距离

CyM1:自i端中和轴到单元坐标系(-)y方向

最外端的距离

CzP1:自i端中和轴到单元坐标系(+)z方向

最外端的距离i

CzM1:自i端中和轴到单元坐标系(-)z方向

最外端的距离

QyB1:作用于i端单元坐标系y轴方向的剪切系数

QzB1:作用于i端单元坐标系z轴方向的剪切系数

PERI_OUT1:i端截面外轮廓周长

PERI_IN1:i端截面内轮廓周长

※对j端也以同样的方法输入数据

步骤4，将midasGen软件的mgt命令流文件中截面数据的拷贝，复制到Excel文档中。

步骤5，将midasGen软件的mgt命令流文件中截面数据复制到Excel文档中的部分选中，在Excel程序中按照以下操作，数据-数据工具-分列-分割符号-勾选分号、逗号、空格-下一步-下一步-常规-完成。

步骤6，将Excel文档中的部分选中，在Excel的数据后建立映射逻辑，逻辑为＝单元格&","。

步骤7，将上一步生成的数据按照图纸的数据进行复制和修改，以满足图纸中关于构件截面的要求。

步骤8，将上一步生成的文件导入到midasGen软件的mgt命令流文件中，并导入midasGen软件，即生成了各类自定义截面。

步骤9，经测试，该方法能够准确并且快速的生成建筑超高层结构的构件截面，极大地提高了生成效率，对于土木工程超高层有限元仿真分析具有较大的意义，对其他同类型的结构有限元分析也具有一定参考价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。