结构创想,成果绽放——公司第一届结构设计制作大赛成果展播(四)

为进一步推进习近平总书记关于创新驱动发展的重要论述走深走实,不断激发职工创新创效热情,激励职工大力弘扬劳模精神、劳动精神和工匠精神立足本职岗位积极投身公司高质量发展实践,公司于九月成功举办了第一届结构设计制作竞赛。各参赛队凭借扎实深厚的专业知识功底,从理论层面精心构思设计方案,团队协作搭建实物模型各具特色,均取得了优异的成绩。

近期,公司将集中推出第一届结构设计制作竞赛优秀成果展播系列,一起来领略参赛队的风采吧~ 

本期展播


优秀奖获得者(综合设计一、九所)参赛队结构竞赛技术回顾

——探索盈建科(GAMA)助力结构优化




一、设计构思

本次参赛作品采用四杆桁架结构,加载点位于悬臂端部,加载时,悬臂梁上弦杆与悬臂根部斜杆受拉,悬臂梁下弦杆受压。分析发现,悬挑梁根部高度、悬挑梁端部高度、腹杆数量对结构承载力和自重影响明显。为实现结构自重与承载力比值最优,探索了基于盈建科-GAMA程序的参数分析方法以优化设计。


二、分析与优化

参数分析的难点在于需建立大量模型,常规的手工建模难以实现。对此,基于盈建科-GAMA软件编写了参数化建模程序,将建模时间从常规的30分钟缩短至2分钟,使大批量建模分析成为可能。程序设计遵循由点到线再到构件的思路,具体步骤为:首先推算出各节点坐标的表达式,其次连接各杆件首尾节点生成线,最后赋予每根线截面属性形成单元。所有步骤通过盈建科-GAMA软件提供的各类卡片和卡片间的交互实现。设计参数组合,利用编写的程序建立了20个模型进行受力计算。选择结构最大应力、自重与承载力比值作为优化的评价指标,分析参数取值和评价指标间的统计规律,得出了应尽量增大悬臂梁根部高度、降低端部高度、减少腹杆数量的优化思路,并结合加工要求确定了参数取值。

盈建科-GAMA参数化建模程序

对比优化前后发现,相同荷载下,结构最大应力由15.7MPa降至8.2MPa,自重与承载力比值由15.5fP降至7.9fP(f是屈服强度,P是荷载),说明通过优化,结构的承载力提高,材料消耗量降低。

优化前后对比

三、总结与思考

通过比赛,我们锻炼了队伍,掌握了新的软件,开启了新的工作流,大幅提高了设计效率。这些有益的尝试将会对我们未来实际工作提供极大助力。