妙用Stl几何输出输入功能建立膜结构多场耦合模型

civil fans

膜结构设计中，找形分析是一个关键步骤，通过找形分析获得膜结构的初始形态，以此作为荷载分析、裁剪设计的依据。绝大多数膜结构具有比较奇异复杂的造型，对其利用CFD方法进行风荷载分析，以及进一步流固耦合分析，是目前新兴热点的研究方向。但如何通过找形后的结果重新建立膜结构——流场的复杂模型是一个比较麻烦的工作，非常耗时费力。已有的个别文献多针对一些简单的膜结构建立耦合物理模型，建模工作相对简单，可适用于科研研究，但对于复杂的工程实践而言，操作性较差。
以往一般的做法往往通过专业的膜结构设计软件获得找形模型，根据找形结果，采用专业3DCAD软件重新拟合膜曲面，众所周知，网格模型逆向生成多义面，存在精度损失，网格面越复杂，精度损失越大。ADINA8.6增加了stl格式几何文件的导入和输出功能，极大方便了此类问题的处理。
过程总结如下：
1、
利用ADINA的膜单元（2D SOLID membrane选项）建立零状态膜结构模型，采用小弹性模量法、降温法和支座提升法实现膜结构找形。膜结构找形的操作在此不赘述，有兴趣的朋友可以多查查各大专业论坛。我03年在钢结构论坛发了很多用ansys做膜结构找形的帖子，可供参考。
2、
在ADINA后处理中将找形得到的网格直接输出为stl格式几何。
3、
大多数3Dcad程序均较难实现复杂网格面的三维曲面逆向生成，本帖子的方法是：直接将stl模型文件导入icem cfd，很傻瓜，icem自动实现了曲面的转换，且非常光滑。依据流场尺度和膜结构的关系，在icem中完成流场——膜结构三维几何模型的构建，很简单，一般只需要添加几条线就可以了。
4、
直接利用icem完成耦合场模型网格划分，导入adina。在adina中完成边界和湍流参数即可计算。
这种方法由于找形曲面信息丢失、精度损失很少，在工程上具有相当精度，可以实现复杂工程的流场模型构建。
上述流程1、3、4步都涉及到较多背景知识，初学者可以在仿真论坛和钢结构论坛搜索相关帖子的详细解释。这种方法还可以用于充气膜结构找形、荷载分析，比如类似水立方的气枕工程，也可以用在充气帐篷、安全气囊等分析
下面按照顺序附图。

kevinheavens

余大师的帖子向来都是精品啊！佩服，呵呵，有时间看看这方面的内容了解下

wild_field

问下余老师，第3步如果不用icem，就用adina自带的前处理来做，会有什么异同？

civil fans

问下余老师，第3步如果不用icem，就用adina自带的前处理来做，会有什么异同？
wild_field 发表于 2010-4-15 08:47

这种思路我考虑过，目前还没成功，主要问题有以下几个
1、找形后的导出stl模型为网格模型，不具备“3D volume”属性（参考帮助中new aui commande文件），或者不同于parasolid格式具有实体属性的face。关于这个验证，我已经通过ug、Rhinoceros和AUTOCAD验证，确实无法进行3D实体属性的布尔运算。这个问题导致在ADINA-M中进行编辑的操作思路目前还无法实现。
2、adina8.6的 stl模型接口目前的问题似乎还多，对源文件非常挑剔。下面我附上两个stl文件，一个是在AUTOcad中输出的简单三维STL模型，一个是找形后由adina输出的stl格式模型，有兴趣的朋友可以研究一下，第一个stl能顺利导入，但第二个膜结构stl模型在导入过程中反而存在问题，目前还没解决。

也算是抛砖引玉甩出这个问题，有兴趣的朋友一起琢磨琢磨！8.6有一些新功能，建议版主可以开一个“新功能系列应用”专帖。

civil fans

补充一句，找形后的曲面因为和找形后的应力场互相平衡，因此，指望adina-m中重新拟和曲面对工程级别的模型几乎是不可能的。icem导入stl后严格通过网格节点自动拟合出曲面，虽也是“拟合”，但其精度相当高，我也验证过，这样的曲面和膜面预应力场（原来找形求解的应力场结果）共同作用下的不平衡物理量很小很小。因此帖子中借助了icem（试了好几个3d cad程序，目前就icem解决了，确实无奈........）

关于导入stl模型导入问题，我将帮助文件相关解释内容一并贴上来，众人拾材火焰高，兴许就解决了

civil fans

抱歉，由于网络原因，附件发重复了，劳驾版主编辑删减一下（自己没搞定），多谢！

daitaocj

收藏了，慢慢研究学习下

wild_field

对于ADINA来说，难就难在找形后几何曲面的生成，如果是简单的面（最好是4边形的），可以通过找形后节点的坐标，在AUI用surface grid生成曲面。icem是否能把拟合出几何曲面存为parasolid格式？
如果可以，在ADINA里做网格也应该很快，只要是自由网格。
8.6现在可以菜单操作导入stl

我还没做过膜结构的分析，我在想找形分析是结构场的单独分析，我们可不可以让找形分析在流固耦合的状态下进行，找好形状后，直接做重启动，进入正常的流固分析呢？这是我的一个想法，不知是否有问题？

liangmengbuct

学习了

qworm

civil fans大师！您好！我一直留意您关于ADINA的研究，非常敬佩！我本身是做结构的，有关于建筑风振的分析，用ADINA流固耦合的方法做，也是遇到您说的流场模型非常难建立。看到您的帖子真是帮助太大了！不过您这个是膜结构的，实际的建筑结构基本是实体的，流场模型基本得挖个实体的洞。我想问也可以用您这套思路来实现吗？

about7kk

确实妙呀