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标题: 关于球壳的建模方法 [打印本页]

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 11:23 标题: 关于球壳的建模方法

前几天上传了一个球壳的模型，后有朋友要求将建模方法与大家共享，故特开此话题。望有经验的朋友指正，有编程能力的朋友编个程序与大家共享，本人可告之编程要点。因在工作中，可能速度有限。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 11:32 标题: 回复：关于球壳的建模方法

或者哪位高人已经编过了，请直接放上来，也不用我在这麻烦了。等待中……………

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 11:58 标题: 回复：关于球壳的建模方法

本人所建的球壳模型为双层球壳，好象是什么KVT型，至于椭球可参见圆形的建法。先来看看它的样子－－－上弦

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 12:00 标题: 回复：关于球壳的建模方法

下弦

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 12:01 标题: 回复：关于球壳的建模方法

腹杆

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 13:12 标题: 回复：关于球壳的建模方法

好象都不太感兴趣的，都没动力了。先说建模前的工作吧，首先需要确定你的球壳直径，高度，以及是上弦还是下弦支撑，支座的大概分布情况，特别重要的当然是球壳的厚度，能一次确定当然最好，否则你需要重新建一次的。如果你是建模高手的话，一个100米直径的球壳大概需要1个小时吧，但大小的影响并不大，再小也是需要那么多步骤的。
本操作针对的是具有模型基础的人员，对不具有模型基础的可能有点困难，权当参考。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 13:43 标题: 回复：关于球壳的建模方法

根据球壳的周长确定最外围的杆件长度，杆件个数则以n*2^m次方为标准（n为下弦内圈分段，m为杆件变化的层数－1。上图中n=6,m=4）。选定好合适的杆件长度及网架厚度，即可开始于平面内确定网格。如下图
细心的人可能已经发现上弦的一半和下弦全部的等分个数一样。都是单数。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 13:47 标题: 回复：关于球壳的建模方法

下面就不废话了，看图就能理解

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 13:55 标题: 回复：关于球壳的建模方法

先声明一下，由于本贴引起的所有工程事故及相关问题，本人不负任何责任。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 13:58 标题: 回复：关于球壳的建模方法

忘了说，到此上弦已算基本完成，完成六分之一后可以阵列或者连续镜像完成全部。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 14:05 标题: 回复：关于球壳的建模方法

完成后上弦

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 14:11 标题: 回复：关于球壳的建模方法

这是下弦

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 14:24 标题: 回复：关于球壳的建模方法

下弦杆件划分

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 14:41 标题: 回复：关于球壳的建模方法

下弦与上弦的关系

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 14:45 标题: 回复：关于球壳的建模方法

下弦杆件与上弦关系

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 14:58 标题: 回复：关于球壳的建模方法

完整下弦

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 15:07 标题: 回复：关于球壳的建模方法

腹杆则是把相邻的上下弦连起来即可。同样可阵列。结果如下

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 15:08 标题: 回复：关于球壳的建模方法

完整球壳顶视图

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 15:10 标题: 回复：关于球壳的建模方法

完整球壳侧视图

作者: jialiangqu 时间: 2006-6-1 15:10 标题: 回复：关于球壳的建模方法

呵呵,问个问题:支座如何定义的?

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 15:14 标题: 回复：关于球壳的建模方法

不太清楚你的问题，但是安球壳的支撑结构来说应该是环形结构较多，如有柱子当然在柱顶较好。比如间隔等距的安放支座，结构比较对称。施工时不易弄错。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-1 15:41 标题: 回复：关于球壳的建模方法

建模时需要注意的是：1.避免杆件重合，因为有些软件不能判断重合的杆件，这样就会造成两根杆件承载一个力。2.需要将所有线段用直线代替，否则有些程序不能识别，也不能用于网架。

作者: jialiangqu 时间: 2006-6-1 19:10 标题: 回复：关于球壳的建模方法

支座是按弹性还是按固定铰,按弹性又是如何考虑斜边界的?

作者: 独孤雪 时间: 2006-6-1 21:13 标题: 回复：关于球壳的建模方法

还要一个小时啊
用TWCAD也就是两分钟而已

关于这个问题
我已经说很多次了
标准型其实都有办法用程序完成
关键是
一旦支座点给出条件
建模就要思考一下了

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-2 08:56 标题: 回复：关于球壳的建模方法

对于多少时间是相对于不同程序而言的，在此我只是想表达一种方法而已，让更多的人受益，如果有人把它编成程序，我想一分钟就够了，虽然网站上有不少关于这方面的帖子，但却没有人上传过这方面的程序或者具体介绍了它的方法（除一些特殊的程序外），我知道网上有许多人掌握着许多种方法，但很多不会的还是不会。而且这种方法可以适用于椭球，以及一些抛物线类型的，是一种网架的基本建模方法。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-2 09:08 标题: 回复：回复：关于球壳的建模方法

jialiangqu wrote:
支座是按弹性还是按固定绞,按弹性又是如何考虑斜边界的?

>对于支座安哪种方式来算，我想只要计算的和施工的情况一致一般不会出问题。但即使这样也需要考虑不同支座对网架杆件的影响，以及你的支座形式能否实现，对结构的影响等。对一些小跨度的，我想用固定铰是合适的，而一些大跨度的，做固定铰可能有些困难，以弹性支座释放部分力可能对结构有利，对上弦杆可能有些影响。

作者: IBM 时间: 2006-6-3 12:33 标题: 回复：关于球壳的建模方法

模型思路很清晰,做的很细致.最想知道椭球的哪个模型你的具体做法,斑竹会支持你的:)

作者: aningtang 时间: 2006-6-3 13:17 标题: 回复：关于球壳的建模方法

椭球模型可用MST建模

作者: mlm 时间: 2006-6-3 18:31 标题: 回复：关于球壳的建模方法

球壳建模用cad一步一步建不方便,比较方便的方法还是楼上所说的用mst建模,在mst中输入球壳的参数之后,再把模型转存为cad模型,再利用cad来修改.这样就避免了重复画上弦.下弦和腹杆的工作,只要删除一些杆件即可.而且导出之后的模型是按上弦/下弦腹杆自动分层的,这样很方便于修改,
下面这个球壳是刚做的一个工程,就是利用mst和cad来建模完成的.

作者: jialiangqu 时间: 2006-6-4 22:00 标题: 回复：关于球壳的建模方法

其实建模应该不是很大的问题，应该是支座和荷载的添加才是真正的问题。我们一定要找对要点。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-5 11:59 标题: 回复：回复：关于球壳的建模方法

IBM wrote:
模型思路很清晰,做的很细致.最想知道椭球的哪个模型你的具体做法,斑竹会支持你的:)

>做椭球时和上述方法是一样的，不同的是在建上下弦时画的是椭球，而不是圆，杆件的分法是以4或4的倍数为标准的。画椭圆时要将长轴和短轴方向的点分好，并分别偏移网架厚度，作出上下弦椭圆。

作者: ruohe0219 时间: 2006-6-5 12:06 标题: 回复：回复：关于球壳的建模方法

mlm wrote:
球壳建模用cad一步一步建不方便,比较方便的方法还是楼上所说的用mst建模,在mst中输入球壳的参数之后,再把模型转存为cad模型,再利用cad来修改.这样就避免了重复画上弦.下弦和腹杆的工作,只要删除一些杆件即可.而且导出之后的模型是按上弦/下弦腹杆自动分层的,这样很方便于修改,
下面这个球壳是刚做的一个工程,就是利用mst和cad来建模完成的.

>编辑能否将你的CAD模型放上来，让我看一下。谢了

作者: lzlan100 时间: 2006-6-6 14:36 标题: 回复：关于球壳的建模方法

引用了ruohe0219兄传给我的模型，终于作好了一个整体模型，大家指正下下！

作者: sang5549 时间: 2006-6-8 13:25 标题: 回复：关于球壳的建模方法

一直对球形网架建模感到很难，不过在楼上的仁兄指导下，学会了，谢谢您啦

作者: lzlan100 时间: 2006-6-9 08:48 标题: 回复：关于球壳的建模方法

建模的难题解决了，但这只是万里长征走完了第一步。
风荷载的确定还是个头痛的问题，具体到其中体型系数、风振系数的确定，前面很多已经作出了讨论，但针对椭球形状怎么办？对球壳的话，一般按360度平均划分角度，角度划分得越小精度就越大，但椭球好像还是有点不同。
当然最好还是做风洞试验准确，但不是每个工程都有这个预算啊，难道就根据工程经验？

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 19:55 标题: 回复：关于球壳的建模方法

刚接触空间网格结构时，就用ansys做个几个单层网壳结构，因为那时apdl用的不好，所以语句有点罗嗦，但是，我想还是有点用的，下面呈上几个。
（1）短程线网壳

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 19:58 标题: 回复：关于球壳的建模方法

短程线网壳建模命令流：

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:00 标题: 回复：关于球壳的建模方法

三向网格网壳。

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:03 标题: 回复：关于球壳的建模方法

三向网格网壳命令流。

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:06 标题: 回复：关于球壳的建模方法

k8 single-layer reticulated shell.

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:09 标题: 回复：关于球壳的建模方法

apdl commands for k8 shell.

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:14 标题: 回复：关于球壳的建模方法

k8 shell with imperfection (imperfection is almost 11 times the usual imperfection)

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:32 标题: 回复：关于球壳的建模方法

再来一个三向网格网壳，网格比较密，该结构可能会被用于实际工程，一个采光顶。

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:45 标题: 回复：关于球壳的建模方法

apdl commands for 3-way single-layer reticulated shell 2.

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:47 标题: 回复：关于球壳的建模方法

apdl commands fro k8 shell with imperfection taken into account.

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:49 标题: 回复：关于球壳的建模方法

今天公司的事情少，把k8的屋面板也加了上去，并安一致缺陷模态法引入了初始缺陷。

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:51 标题: 回复：关于球壳的建模方法

k8 shell covered with roofplates.

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 20:57 标题: 回复：关于球壳的建模方法

值得注意的是，如果采用一般的梁单元进行线性屈曲分析，而每个杆件只划分为一个单元，线性屈曲分析的结果是不够准确的，应该划分3～8个单元。因为有限元方法是用节点位移的插值函数近似表达整个位移场，划分的单元越多，越能得到比较正确的位移场。
ke k8 shell 的初始缺陷增大10倍后的形状。

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 21:03 标题: 回复：关于球壳的建模方法

传重了一个文件。考虑初始缺陷的k8 shell的命令流。

作者: 叶落飞 时间: 2006-6-30 21:11 标题: 回复：关于球壳的建模方法

另外两个问题，在设计荷载作用下，网壳结构的非线性表现不明显，线性和非线性计算的结果只有很小的差别，这可以从线性分析和非线性分析的荷载-位移曲线在起始阶段几乎是重合的得到印证。
另外，我加上屋面板后，结构的刚度会大大增加，而内力水平则会降低许多。这也许就是所谓的蒙皮效应。

作者: 叶落飞 时间: 2006-7-9 10:07 标题: 回复：关于球壳的建模方法

Grid structures, a large category of sapce structures, are often used for large-span purpose. Rticulated shells are all of this category, which can be classified into two groups, single-layer and double-layer reticulated shells.
There aremany conveient programms for designing grid structures, such as sfcad, 3d3s, mst, they are all widly used in institute of design. All these programms can minimize you design process.
If you want to do some research, such as the stability of single-layer reticulated shells, you'll find that these programms lack of adequate capacity.Then, your best choices are versatile FEM programms, for example, MARC, ADINA, ANSYS, ABQUS, which are famous for their powerful ability of solving nonlinear problems. ANSYS, one of the most often used programm, is known to many reserchers for its robustness of solving nonlinear problems and the most useful tool-APDL,which can personalize you analysis task.As you become more adept at APDL, you will see that the applications for APDL are limited only by your imagination.

作者: 闷儿闷儿 时间: 2006-9-1 14:45 标题: 回复：关于球壳的建模方法

楼主的模型规律性相对来说还是很强的。。。
不知道非常规较复杂的模型各位同仁一般会用专业软件生成初始模型然后用CAD加以修改方便呢？

作者: lxqgzs 时间: 2006-10-12 17:11 标题: 回复：关于球壳的建模方法

用SFCAD也可以快速建立向楼主这样的球壳网架这样一个网架的建立不会超过10分钟

具体见
http://www.tigerspace.net/bbs/viewthread.php?tid=36100&extra=page%3D1

作者: sharon-ann23 时间: 2008-12-10 10:42

jialiangqu wrote:
支座是按弹性还是按固定铰,按弹性又是如何考虑斜边界的?

按铰支座设计，然后镜像释放强轴的约束
这样对于下部如果是混凝土柱影响较小
纯属个人意见，呵呵

作者: liuchuang1011 时间: 2008-12-27 14:29

楼主，我也是按你的思路一样建模的，呵呵，我把这个方法称为笨人勤快法，哈哈

作者: jamesbond2100 时间: 2009-2-14 20:41

这个图和我导师做的一个煤棚工程太像了，无非就是煤棚多开了一个洞，受教了~

作者: jingliang 时间: 2009-4-1 14:27

楼主你的软件用的太好了哈哈
请问下有没有双层网壳的命令流的事例呀？？
先谢一哈子！

作者: aegean0211 时间: 2010-4-1 22:08

楼主真是好人给的解释真的很清楚请不要灰心很多人感谢你的资料太感谢了

作者: liuchuang1011 时间: 2010-4-2 23:06

这个是个人爱好问题，用程序自动生成后修改还是用CAD建模后导入程序，与个人喜好有关，与技术水平无关。

作者: dyifan 时间: 2010-5-30 21:24

谢谢楼主楼主的帖子让俺很受用谢谢了

作者: 356274068 时间: 2012-3-14 15:56

只是个人习惯问题，有时候全部借助软件不是很好，关键是要从根本上就了解，就懂的原理，才会做的更好

作者: 夜月孤鹰 时间: 2012-3-14 17:52

楼上师兄请问：象类似的球壳网架怎么计算他的展开面积，我只是负责现场安装的人员。，对怎么计算面积不怎么太懂，我现在承接的一个网架和上面的一样，直径87米，高度26.125米，能否帮忙计算下，谢谢。，另外。，有没有简单实用的计算公式，也烦请赐教下。

作者: psusvemh_196532 时间: 2012-3-14 19:00

利用犀牛可对任意曲面轻松形成结构模型，直接导入结构计算软件进行计算，任意曲面面积用犀牛查询。用犀牛进行结构建模更快

作者: supermaa 时间: 2012-3-17 18:22

63楼的，能不能仔细的讲解下，在rhino里怎样建模，最好能做个视频，给大家学习下，一直苦于找不到类似的视频！先谢过

作者: benbenboy2002 时间: 2012-5-20 18:04

假定球冠最大开口部分圆的半径为 r ，对应球半径 R 有关系：r = Rc
osθ，则有球冠积分表达：　　球冠面积微分元 dS = 2πr*Rdθ = 2πR^2*cosθ dθ 　　积分下限为θ，上限π/2 　　所以：S = 2πR*R(1 - sinθ) 　　其中：R(1 - sinθ)即为球冠的自身高度H 　　所以：S = 2πRH 　　S=∫dS =∫2πr*Rdθ=∫ 2πR^2*cosθ dθ=2πR^2∫cosθ dθ= 2πR*R(1 - sinθ)
编辑本段注
　　1》2πR^2中^2为2πR的平方　　2》∫ 要有写上下标，分别为π/2 ，θ

上百度搜索球冠面积公式。不要搜索球壳面积公式，那样搜索不到。

作者: yongjianlin 时间: 2012-8-5 19:45

叶落飞 wrote:
apdl commands for 3-way single-layer reticulated shell 2.

不知道楼主有没有计算球壳的动力特性，如果计算球壳动力特性，怎么施加质量块？？？

作者: zply0877 时间: 2012-8-6 10:44

球壳用Mst建就可以了，也得根据模数，事先再CAD里算好周长，分格数，这样建模时，就成一次成功了

作者: qiujijun1989 时间: 2012-8-10 14:13

赞赏楼主这种分享精神

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