索膜結構的案例
基于ANSYS的整體張拉索膜結構荷載CAE分析
1 前言
索膜結構造型優美，富于時代氣息，從其誕生起，就得到了工程界的廣泛重視并且得到了長足的發展。整體張拉索膜結構是一種依靠膜自身的張力以及拉索共同組成的結構體系，該類結構主要由張拉索和上覆膜材料組成，其中拉索分為谷索、脊索和其他輔助索等，在此類結構中膜單元可以得到充分張拉，能夠承受一定荷載。由于張拉索膜結構體型輕盈，造型美觀，材料利用率極高，特別適合于大跨度建筑，因而在體育館、美術館、機場等大跨結構屋蓋工程中得到應用。例如1967年蒙特利爾世博會德國館就是最早的張拉索膜結構，它由8根高低錯落的桅桿支撐起索網結構，在索網上張拉高強度膜材料。另外1988年美國建成的圣迭戈會議中心展覽廳，以及1993年建成的新丹佛國際機場（見圖1）等均采用了整體張拉索膜結構。
圖一 新丹佛國際機場
索膜結構是一種柔性張拉結構，結構自身剛度不能維持一個穩定的初始平衡形狀，依靠預應力提供的幾何剛度對結構內部的機構位移進行約束，賦予結構一定的初始形狀，構成自平衡體系，從而使體系可以成為結構。索膜結構具有強烈的幾何非線性特點，使其具有不同于其他結構的分析和設計方法，因此膜結構的找形和受載分析逐漸成為國內外研究的熱點。ANSYS作為工程模擬的大型通用有限元計算軟件，經過幾十年的發展，在理論和算法上都趨于成熟，特別是在結構非線性（包括幾何非線性和材料非線性）的求解分析方面具有獨特的優越性，可以考慮大變形效應、應力剛化效應、預應力效應等，并且可對結構進行模態分析、瞬態動力分析、諧響應分析等動力分析，因此基于ANSYS的索膜結構分析和研究越來越受到科研人員和設計公司的重視。本文結合某一實際工程的算例分析來闡述ANSYS軟件在整體張拉索膜結構體系設計研究中的應用。
展開 ANSYS-膜結構找形分析技術
圖16: 膜面預應力增加至原來的1.5倍
圖17: 膜面預應力減小至原來的一半
四．結論
本文針對建筑結構中常見的索膜結構的關鍵問題－找形，提出了ANSYS進行找形分析的解決方案，并用實例驗證了這種方法的有效性。以此為基礎，可以進一步使用ANSYS的強大的結構分析、多物理場分析技術非常方便有效地針對找形得到的索膜結構平衡形態，考慮該結構與其它結構的相互作用以及復雜載荷物理環境，從系統級、耦合的層次進行結構分析以校核其受力性能、安全性能，為設計提供依據。
有效地實現索膜找形分析也將進一步拓展ANSYS在建筑領域的應用前景。
展開 【RecurDyn在工程/農業機械領域的應用】直播補充
RecurDyn可不可以進行衣服布料仿真和索膜結構仿真？
問：Recurdyn可不可以進行衣服布料仿真和索膜結構的仿真？
答：可以進行索膜仿真，布料形變也可以，但是不能進行撕裂破損仿真。
EDEM與RecurDyn耦合問題
問：EDEM與Recurdyn耦合，顆粒落在皮帶上彈跳，那改顆粒參數還是改皮帶參數呢？Recurdyn皮帶的彈性模量需要改嗎？
答：需要在EDEM中設置wall的參數，在Recurdyn中也要給皮帶設置真實的物理屬性。
履帶仿真問題
問：怎么把建立的剛性履帶合并到一起，柔性化以后添加接觸和約束，讓它能仿真成功？
答：可以通過Bushing來連接。
RecurDyn是否支持變質量物體的仿真？
問：RecurDyn是否支持變質量物體的仿真？
展開 體育場罩棚覆膜分析
工程實例，寶安體育場的索膜結構
寶安體育場（圖片來源：百度百科）
ABAQUS實現膜結構設計
考慮鋼拱的膜結構模型
分析結果——膜結構
關于鋼結構設計軟件3D3S
3D3S（也是一款空間結構、平面結構、空間桁架、平面桁架都能計算的程序，一些規則性的結構我們都用PKPM計算、另外一些不規則的3D3S首選）
3D3S鋼結構—空間結構設計軟件是同濟大學獨立開發的CAD軟件系列，同濟大學擁有自主知識產權。該軟件在鋼結構和空間結構設計領域具有獨創性，填補了國內該類結構工具軟件的一個空白。截止2006年12月31日，3D3S的注冊用戶總數為1890家，基本覆蓋了各大鋼結構設計單位和鋼結構企業。目前國內結構設計一線都能看到3D3S軟件的身影。
3D3S軟件提供以下四個系統：3D3S鋼與空間結構設計系統、3D3S鋼結構實體建造及繪圖系統、3D3S鋼與空間結構非線性計算與分析系統、3D3S輔助結構設計及繪圖系統 。
系統描述
3D3S鋼與空間結構設計系統包括輕型門式剛架、多高層建筑結構、網架與網殼結構、鋼管桁架結構、建筑索膜結構、塔架結構及幕墻結構的設計與繪圖，均可直接生成Word文檔計算書和AutoCAD設計及施工圖。
展開 建筑結構設計和鋼結構軟件有哪些？
建筑結構設計軟件有哪些選用？
一、對于多高層結構的設計優先選擇PKPM、ETABS和MTS；另外也可以選擇SAP2000、MIDAS、STAAD PRO和ROBOT、3D3S；如果是計算分析，隨便選一個通用有限元軟件即可，強烈推薦ANSYS。
二、對于空間結構的設計優先選擇SAP2000、MIDAS、STAAD PRO和ROBOT；純計算分析強烈推薦ANSYS、MIDAS、SAP2000和NASTRAN；
三、對于索膜結構可以選擇ANSYS、EASY、FORTEN、3D3S。鑒于EASY、FORTEN一定要用正版，所以還是用ANSYS和3D3S比較現實。
四、對于動力彈塑性分析建議采用ABAQUS和LS-DYNA；另外也可以選用ETABS（多高層）、SAP2000、MIDAS（最近推出Building專門做動力彈塑性）。
五、節點細部分析，建議采用ANSYS、ABSQUS；也可以選用NASTRAN和MARC。
另外，對于一些特殊結構，考慮到可能會使用到簡單的二次開發，所以還是建議大家選ANSYS、ABAQUS等帶有編程語言的通用軟件。
鋼結構軟件有哪些？
目前美國市場的主流軟件有：STRAP、ROBOT、RISA、ETPAS、STAAD、GTSTRUL。這些軟件水平相對較高，喜歡用那個軟件全憑用戶自己的好惡和習慣。不過現在在歐美，STAAD已遠不如以前受追捧。輕鋼結構最好用PKPM，PKPM界面通俗易懂。其它鋼結構最好用3D3S，因為其建模方便。STRAP 是目前市面上功能最強且內容最豐富的結構分析系統之一。STRAP 采用類似CAD 的圖形界面輸入模型與荷載。鋼結構軟件建議使用浙江大學的mst。該軟件已經比較成熟，且操作比較直觀。
展開 拉力海洋中的孤島--張拉整體
NASA的Super Ball張拉整體機器人
通過控制系統，調節拉索和壓桿的長度，使得整個結構變形，然后驅運結構行進。NASA靠遺傳算法和機器學習來找到適當的控制策略。國內浙江大學也在做這方面的研究。
白色犀牛
2001年，日本川口建一教授設計了一座索膜結構“White Rhino”，采用了2個張拉整體單元作為索膜的主要支撐構件，可能是張拉整體結構在建筑類結構中的首次應用。
“White Rhino”,日本千葉，2001年
張拉整體與索穹頂
1964年，富勒在張拉整體結構、短線程穹頂思想的基礎上發明了Aspension Dome。Aspension是根據ascending suspension structure(向上升的懸吊式穹頂)創造出的新詞。利用環向和徑向拉索將立柱層層向上抬起排列，形成穹頂形態。Aspension Dome是一種全新的結構形式。
富勒設計的懸吊穹頂Aspension Dome，1964年
蓋格爾（D.H.Geiger）在富勒張拉整體思想的基礎上，發明了支承于周邊受壓環梁上的一種索桿預應力張拉整體穹頂體系，即索穹頂。1986年蓋格爾將索穹頂結構體系成功應用于漢城奧運會的體操館（D=119.8m）、擊劍館(D=89.9m)
1992年M.萊維(Levy)設計了一種穩定性更好的三角形網格穹頂，作為亞特蘭大奧運會的主體育館，喬治亞穹頂(Georgia Dome)平面呈橢圓形(193m×240m)，雙曲拋物面型張拉整體索穹頂的用鋼量僅30㎏/㎡。
展開 INPHO.MATCH-AT.V4.06
coventorware 2010
PVElite v2011 Full-ISO 1CD
Landmark Engineer's Data Model(EDM) and Landmark Engineer's Desktop 2003.21
CAESARII 2018
ZEMAX.V2009.06.09(專業光學CAD軟件,解密，好用的版本)
Rocscience.Phase2.v8005.Win32&64 1CD
Forten 2000 v1.90.0d 1CD（索膜結構分析軟件）
CAESARII 2018
Dyadem PHA-Pro v6.0.0.23 1CD(通過對失敗模式的管理和系統效率的分析來提高產品的質量和可靠性,包括汽車業、消費電子業、航天安全、通用制造業等)
Geosoft.Oasis.Montaj.v7.0.1
CoventorWare v2004 1CD（MEMS系統設計、制造和模擬軟件）
ALIAS.WAVEFRONT.LEARNING.StudioTools.Level.II.Design.DVDrip?2CD+ALIAS.WAVEFRONT.LEARNING.STUDIO.TOOLS.PRESENTATION.TECHNIQUES 2CD
CLC?Genomics?Workbench?v3.6.5?windows?(綜合性基因分析系統)和Agilent.GeneSpring.GX.v11.0.Win32?1CD?
展開 勘察設計領域的工程仿真方案
勘察設計涉及多個專業領域和行業，從專業技術上可以分為地質勘查、城市規劃、園林設計、建筑設計、結構設計、公用設備（包括水暖電）、室內設計、施工等；從行業領域上涉及到住宅建筑、大型公共建筑和商業建筑、石油化工、公路、鐵路、水利水電、郵電、電力、航空、工業廠房等。因此勘察設計是一門涵蓋多專業學科和多工業領域的設計技術。
勘察設計行業經過多年的發展，逐漸形成了自己的發展方向，目前現代建筑向結構奇特新穎，大空間、大跨度、超高、輕量化方向發展；同時向節能環保的氣候適應性綠色建筑的方向發展；以及向智能化、精細化、適應人體工學工程等方向去發展。
上述的發展方向都是沒有設計規范和設計經驗可供借鑒和參考的，需要設計者必須具備創新的理念和方法。其中數字化仿真技術為勘察設計提供了一種創新的手段，可以在建筑選址、城市規劃、建筑外形設計、建筑布局、結構強度設計、建筑通風方案、建筑設備選型、建筑節能等方面提供數字化的解決方案，提高建筑的經濟性、實用性、舒適性、節能性和創新性，為勘察設計的發展提供助力。
ANSYS公司作為全球計算機輔助工程（CAE）領域最主要的軟件供應商，在世界范圍內已經成為土木建筑行業分析軟件的主流，ANSYS在鋼結構和鋼筋混凝土房屋建筑、體育場館、工業建筑、橋梁、大壩、碼頭、隧道以及地下建筑物等工程中得到了廣泛的應用。從結構方面來看，ANSYS可以對這些結構在各種外載荷條件下的受力、變形、穩定性及各種動力特性做出全面分析，從流體動力方面來看，ANSYS可以仿真建筑的風載、室外風環境、室內通風和舒適度、防火安全等問題。
應用方向有，建筑物、地震計算、電站、廠房、海上或近海工程、橋梁工程、預應力、非線性混凝土、隧洞工程、基礎工程、地質力學、土力學問題、大壩工程、索膜結構、特殊建筑結構等。
展開 多個大型機場項目BIM應用賞析！
機場航站樓,作為每個城市的標志性建筑,外形新穎、規模巨大、功能復雜,其結構通常采用大跨度鋼結構、玻璃(金屬或石材)幕墻圍護結構、金屬屋面結構、索膜結構等。利用BIM技術構建T1航站樓三維可視化模型,對建筑空間動態管理、鋼結構及圍護系統運營維護管理。將BIM技術應用于鋼結構、幕墻、屋面及圍護系統的維護檢測管理,形成了運維階段的BIM模型實施規范、BIM數據標準;在BIM模型輕量化方面應用多種技術實現模型輕量化,模型反應時間縮減;并且打通了BIM運維管理系統與物業通等其他運維管理系統的接口,實現數據互導。在空間資源統計、設施設備資源快速查詢及維護計劃管理、維保工作量統計等方面取得了良好的應用效果。對BIM技術在大型公共建筑、交通樞紐運維管理提供了成功的技術實施方案,也為BIM技術在運維階段的應用提供了借鑒參考價值。通過對運維管理系統在浦東機場T1航站樓示范應用來看,此系統能很好的管理T1航站樓空間資源應用情況,方便快捷查詢航站區設施設備運維管理信息,節省時間;實現鋼結構、幕墻圍護系統維護計劃自動化生成及檢測維護結果的數據分析,掌握耐久性安全性運行狀況,減少了故障發生率。
展開 鋼結構設計簡單步驟和設計思路
轉自：中國機械CAD論壇
鋼結構設計簡單步驟和設計思路
(一) 判斷結構是否適合用鋼結構
鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、雕塑、倉棚、工廠、住宅、山地建筑和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
(二) 結構選型與結構布置
結構選型及布置是對結構的定性，由于其涉及廣泛,應該在經驗豐富的工程師指導下進行。此處僅簡單介紹. 詳請參考相關專業書籍.
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是"概念設計",它在結構選型與布置階段尤其重要. 對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部構造措施。 在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇，所得結構方案往往易于手算、力學行為清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
林同炎教授在《結構概念和體系》一書中介紹了用整體概念來規劃結構方案的方法，以及結構總體系和個分體系間的相互力學關系和簡化近似設計方法。
鋼結構通常有框架、平面桁架、網架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結構形式。
其理論與技術大都成熟。亦有部分難題沒有解決,或沒有簡單實用的設計方法，比如網殼的穩定等。
結構選型時，應考慮不同結構形式的特點。在工業廠房中，當有較大懸掛荷載或大范圍移動荷載，就可考慮放棄門式剛架而采用網架。基本雪壓大的地區，屋面曲線應有利于積雪滑落（切線50度外不需考慮雪載 ），如亞東水泥廠石灰石倉棚采用三心圓網殼，總雪載和坡屋面相比釋放近一半。
展開 
Apollo.Photonics.Alds.v2.1 1CD（用于半導體激光二極管建模及模擬的軟件）
COPRA.RF.v2005.SR1-ISO 1CD(設計檢驗軋輥的虛擬現實的集成軟件)
Forten 2000 v1.90.0d 1CD（索膜結構分析軟件）
MYCAD_MYCHIP_STATION_V6.4
Autodesk.Robot.Structural.Analysis.Pro.v2011 1DVD
PVCAD.V3.5
Cadence.OrCAD.v16.5-ISO 5CD
CADMeister.v5.1-ISO 1DVD
Delcam DentCAD 8112 SP2
CFL3D 6.5 源代碼 1CD
DNV Phast & Safeti v6.53.1
Landmark EDT 2003.21 Compass-ISO 2CD
Palisade.Risk.IndustrialL.For.Excel.v5.5 1CD
Aicon 3D Studio v3.6.00 1CD
JMAG Studio v9.0
TracePro?v7.04?Win32?1CD
Datamine Studio v3.19.3025 1CD
IES.PetroMod.v11.0 1CD
Synopsys Hspice vD-2010.03 SP2 Win32
FlexSIM.ED V4.0
buildingEXODUS v4.0(應用于建筑、海上作業、航空航天領域的消防安全分析設計軟件)
Active?hdl?
展開 預應力索結構相關分析
眾所周知，預應力索結構應用相當廣泛，有索膜、索支結構等等，斜拉橋也是比較常見的預應力結構，那么對于這類大跨度的預應力結構突然出現桿件破斷或者失效時，整體結構有何影響？結構是否會發生連續倒塌？對其使用功能還能否保持完整性？都是值得研究的問題。有需要的朋友歡迎留言或者私信。
CAA Rade v5R19-ISO 3CD
COPRA.RF.v2005.SR1-ISO 1CD(設計檢驗軋輥的虛擬現實的集成軟件)
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Autodesk.Robot.Structural.Analysis.Pro.v2011 1DVD
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Palisade.Risk.IndustrialL.For.Excel.v5.5 1CD
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展開 Klocwork.Insight.v8.0.7.1 1CD(源碼分析系統)
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MVTec HALCON v9.0.1 簡體中文版
MVTec HALCON v10.0 Full Win32 1CD(世界上最全能的機器視覺軟件)
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Mvtec.Halcon 繁體中文使用說明
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PSIM Professional Version 9.0.3.400_x32.rar
Mentor.Graphics.Calibre.v2010.2.38.23.Linux
HTRI 6.0 狗
Merak Peep 2007.1-ISO 1DVD(經濟評價和產量遞減分析軟件，用于測定油氣開采方案的經濟可行性）
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