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行业概述
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土木建筑结构工程作为最早期的工程学科之一,涵盖着相当广泛的科学技术领域。从土木建筑、桥梁结构、水工结构,到公路、隧道、地下工程等方面都离不开结构的设计与计算分析。土木工程是有限元分析应用的一个重要领域。土木工程设备的强度、寿命和可靠性分析以及钻探、挖掘、采矿、施工等过程的力学仿真是结构工程领域中很深入、复杂并极具挑战性的课题,需要多门学科的理论和方法的综合应用。


计算模拟在这一领域起步最早、发展最快。国外大型模拟软件大都是从满足结构计算开始的。目前,数值模拟在建筑结构行业发展得相当成熟,不仅有大量的通用模拟软件、而且还有众多的针对某个专业需求的数值模拟软件可供选择。但目前结构工程数值模拟方面主要的困难表现在以下两个方面:一是物理场耦合分析开发的难度大,很多方面工作才刚刚起步,如热舒适环境优化设计与火灾热影响分析、车辆桥梁耦合分析、风桥耦合非线性分析、海洋结构海浪冲击-海水腐蚀共同作用分析等。二是和建筑结构紧密相连的地基与基础建模分析,国内外的很多工程往往因为地基和基础处理的不正确而导致建筑结构工程的失效和破坏。万丈高楼平地起,地的问题很复杂,性质多变,在计算模拟上通过模型把握有不小的困难,需要综合考虑的因素很多,这对计算模拟也提出了很大的挑战。


当前土木建筑结构工程分析中最关键的问题仍然是岩土、建筑材料等的本构模型,以及相应的材料非线性和几何非线性分析。物理非线性是指岩土和建筑材料的本构关系是非线性的,而应变和位移的关系是线性的。岩土在荷载作用下的位移与其几何尺度相比很小,因而在求出位移场后,可以用某单元原来的尺寸计算应力场。采用非线性有限元软件在土木建筑结构工程分析中具有可用于非均质问题,多层土、多种建筑材料、多区域;可用于非线性材料,各向异性材料、塑性材料等;可适应复杂边界条件;可用于各种类型的问题:应力变形、滲流、固结、流变、湿化变形、动力和温度问题等优点。同时也存在单元形态对计算结果影响较大;计算比较复杂、麻烦;非连续性问题等困难。


典型应用领域:



☑️ 纤维混凝土桥梁面板开裂强度


☑️ 土石坝涵管渗流


☑️ 体外预应力混凝土箱梁强度


☑️ 双曲线冷却塔爆破拆除


☑️ 外露式柱脚刚度

☑️ 站台强度


☑️ 摩天轮整机


☑️ 钢腹板箱梁预应力


☑️ 梁柱节点及施工缝抗震性


☑️ 钢支撑承载力