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有限元分析_CAE應用解決方案專家
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土木建筑行業的CAE解決方案

在世界范圍內,CAE技術在土木行業中鋼結構和混凝土房屋建筑、體育場館、橋梁、大壩、隧道及地下建筑物等工程中得到了廣泛的運用。利用CAE軟件可以對結構在各種外載荷條件下的受力、變形、穩定性等各種動力特性做出全面分析,并從力學計算、組合分析等方面提出了全面的解決方案,為土木工程師提供功能強大且方便易用的分析手段。

除了通用有限元分析軟件Abaqus、Ansys和Msc.Marc之外,也有不少專業的數值模擬軟件面向建筑結構、巖土工程,橋梁工程和水利工程等的仿真分析。

1)建筑結構專業仿真軟件:PKPM,SAP2000等

2)巖土工程仿真軟件:FLAC/FLAC3D、UDEC/3DEC、PFC2D/PFC3D、slide、Slope/W、ADINA、GeoFEM、Examine3D等

3)橋梁工程仿真軟件:CivilFEM,STAAD,ADINA,Midas/Civil、SAP2000,DIANA等

4)建筑環境仿真軟件:CivilFEM、ADINA、Phoenix、Flovent、Fluent等。

5)水利工程仿真軟件:ADINA、FLUENT、FLOW-3D、MIKE、Delft3D等

鋼筋混凝土結構工程

建筑結構工程作為最早期的工程學科之一涵蓋著相當廣泛的科學技術領域。從土木建筑、橋梁結構、水工結構,到公路、隧道、地下工程等方面都離不開結構的設計與計算分析。計算模擬在這一領域起步最早、發展最快。國外大型模擬軟件大都是從滿足結構計算開始的。目前,數值模擬在建筑結構行業發展的相當成熟,不僅有大量的通用模擬軟件、而且還有眾多的針對某個專業需求的數值模擬軟件可供選擇。

目前主流仿真軟件可以進行分析內容包括

混凝土靜力分析:混凝土坍落度測定、鋼筋加強的混凝土板分析、混凝土板崩塌分析、高溫環境下的鋼筋混凝土梁分析、現澆薄壁筒樁水平受荷分析

混凝土結構動力分析:風載荷、地震載荷以及其他沖擊載荷對建筑結構的沖擊等。

巖土工程

巖土工程專業是解決各類工程中關于巖石、土的工程技術問題的科學。雖然巖土工程計算機分析在大多數情況下只能給出定性分析結果,但巖土工程計算機分析對工程師決策是非常有意義的。開展巖土工程問題計算機分析研究是一個重要的研究方向。巖土工程問題計算機分析范圍和領域很廣,隨著計算機技術的發展,計算分析領域還在不斷擴大。
巖土介質的力學性質非常復雜,影響其應力和變形的因素很多,例如巖土的結構、孔隙、密度、應力歷史、荷載特征、孔隙水及時間效應等等,這種復雜性決定了技術人員在計算有關巖土問題時往往需要做一些針對具體問題的創新性研究或改進。

巖土工程-隧道開挖問題

目前主流仿真軟件可以進行分析內容包括:

邊坡、基坑、隧道、大型地下洞室、堤防、樁基、碼頭、大壩、桁架等或其它復雜結構的應力、應變、拉壓彎剪扭等。

土木工程開挖、建筑、回填引起的地基或建筑的應力、變位、滲流、固結、沉降等變化過程仿真。

樁土共同作用分析

土壤切削

復雜系統的碰撞、打擊(打樁)、地震、損傷、裂縫、破碎、屈曲、爆破、地震、蠕變、水擊、熱分析、熱固耦合等高度非線性仿真計算、安全評估等。

橋梁工程

橋梁工程是土木行業中最常見的建筑工程結構之一,對橋梁進行較為準確的受力分析,合理模擬其各種工況下的動態反應,對于橋梁的設計與安全控制有著十分重要的現實意義。

結構線性動力響應分析


目前主流仿真軟件可以進行分析內容包括:


橋梁預應力鋼筋松弛、混凝土徐變、開裂、壓潰以及結構溫度應力等因素的影響

箱梁的畸變應力,剪力滯效應以及橋粱構件與支撐部位的接觸

風力對橋梁的影響,如渦流激振、抖振等

橋梁地震響應分析的多點激勵譜分析

美國金門大橋地震響應分析

橋梁模態分析



建筑環境

現代土木工程結構正向大型化、復雜化方向發展,需要高精度的結構分析與準確的過程仿真,作為結構設計、施工的基礎。

隨著計算機模擬數值計算技術的發展,房屋建筑工程的設計分析進入了以有限元法為主的計算機數值模擬分析時代。

建筑振形分析

建筑振形分析


目前主流仿真軟件可以進行分析內容包括:
     室外風環境、室內通風、熱島效應、空調暖風系統等環境熱分析 

建筑體風噪音、隔音分析

污染物擴散

水利工程

水利范圍包括防洪、排水、灌溉、水力、水道、給水、污渠、港工八種工程在內。進入20世紀后半葉,水利中又增加了水土保持、水資源保護、環境水利和水利漁業等新內容,水利的含義更加廣泛。
水工模擬內容主要包括計算流體力學(CFD),結構力學分析等內容。

施工模擬

水力劈裂仿真分析

目前主流仿真軟件可以進行分析內容包括:

沖刷效應 (橋梁, 橋墩)、沉降池、洪水與侵蝕控制

帕歇爾水槽、涵閘工程、海水養殖、環境污染/擴散、潮汐/河口效應影響

沉積物處理分析、分離器、混合釜 、過濾、沉淀池 、淤泥池等




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