智能网格划分与钢束影响计算：箱梁CAD关键技术

本文主要探讨了人工智能在桥梁工程中的具体应用，特别是针对预应力混凝土箱梁的计算机辅助设计。箱梁作为一种常见的桥梁结构类型，其设计过程中需要精确的有限元分析，其中网格划分是关键步骤。传统的四节点四面体单元虽然自动化程度高，但难以满足箱梁复杂结构的高精度需求，因此八节点六面体单元因其综合性能和更高的计算精度成为研究焦点。 文章首先介绍了有限元分析的三大步骤——前处理、计算和后处理，着重讨论了前处理中的网格划分问题。在有限元网格划分方面，作者提出了一种创新的方法——纵向切面法，这是基于多年桥梁CAD软件开发的经验，针对箱梁的几何特性，设计的一种能够自动完成六面体网格剖分的算法。这种方法旨在提高效率并确保网格质量，以适应箱梁这类复杂结构的计算需求。 在计算阶段，传统上，体单元被用于分析混凝土桥梁的应力，包括弯曲正应力、扭转正应力、弯曲剪应力等。然而，对于钢筋混凝土桥梁，钢束对混凝土单元刚度的影响通常被忽略，这可能导致计算误差。本文引入了考虑钢束刚度影响的新计算方法，以八节点六面体单元为例，利用最小势能原理，考虑预应力孔道和钢束的实际作用，提出了更为精确的单元刚度矩阵计算方法。 章节1.1介绍了研究背景和动机，强调了当前桥梁有限元网格划分技术的发展现状和挑战，以及本文想要解决的问题。1.2部分详细阐述了技术支撑，如Debian GNU/Linux系统作为开发平台，其稳定性和灵活性对于复杂计算至关重要。Salome作为一个开源的几何建模和数值求解工具，提供了强大的网格划分和后处理功能，而Python编程语言则被用来实现算法和集成各种工具。 这篇文章深入探讨了人工智能和机器学习在预应力混凝土箱梁计算机辅助设计中的应用，特别是在有限元网格划分和考虑钢束影响的计算方法上，展示了如何通过技术创新优化桥梁结构设计的精度和效率。通过结合实际工程案例，验证了所提出的算法的有效性和实用性。