基于Feon-Abaqus的杆梁混合结构的有限元分析与应用

摘要

由于不同类型单元的结合处其结点自由度不一致，在杆梁混合结构的内力分析过程中整体刚度矩阵的集成存在效率较低、存储空间较大等问题.Feon框架采用的集成方式在运算速度和存储经济性等方面仍存在改进空间，且Feon目前仅能处理线性情形.Abaqus虽能处理各种非线性问题，但缺少针对混合结构的参数化建模解决方法.将Feon与Abaqus进行结合，可以为杆梁混合结构的线性及非线性有限元分析提供更为有效的方法.该文首先改进Feon中整体刚度矩阵的集成方法，新方法显著减小了计算中的过渡矩阵和最终刚度矩阵规模，提高了处理速度和存储经济性.其次基于对Feon框架的改进，提供了在Python平台上直接对杆梁混合结构进行有限元分析的方法，将处理范围由线性拓展到非线性，并编写了相应的Feon-Abaqus转换程序，提供了Abaqus处理混合结构参数化建模解决方法.最后通过算例验证了改进方法在确保计算精度的同时能提高计算速度，验证了基于Feon-Abaqus在杆梁混合结构线性和非线性分析中的有效性.

关键词

混合结构 / 有限元分析 / 刚度矩阵 / Feon-Abaqus实现 / 数值模拟