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第 !" 卷第 " 期%&’(!" )&("! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!##" 年 $! 月>0/( !##"*+,-./01 2. 3/20./0 -.+ 40/5.&’&6!7 &8 9-:0; <01&=;/01作者简介： 姚纬明 （$?@A —），男，江苏洪泽人，教授，博士，从事结构数值模拟计算分析研究。 BCD-2’： ED7-&F55=( 0+=( /.有限元内力分析的截面网格自 动生成技术姚纬明，颜天佑，李同春，赵兰浩，皮晓宇（河海大学水利水电工程学院，江苏 南京!$##?G）摘要： 针对进行复杂空间结构分析时需要分析其多 个截面上的内 力， 而应用 有限元内 力法分析时人工准备截面信息难度大的情况， 通过对有限元网 格进行分析， 利用 网 格的空间 几何关系 ， 提出 了 由计算机自 动生成求解有限元内 力所需截面信息的方法。 结合有限元内 力法求得截面上结点的约束内 力， 进而求得截面上的结构内 力 （ 轴力、剪力、弯矩）。 通过对各截面交线的处理， 将结构内 力值以工程需要的形式在截面上表示出 来， 方便了 工程技术人员 参考使用 。关键词： 结构内 力计算； 指定截面； 自 动生成技术； 有限元法中图分类号： 4%H$； I!J$ (G!文献标识码： *文章编号：$##"!A"JA （!##"）#"!##J#!#H!"#$%&’&() &* +",$ -./&0("%"1-/2&% 2% #1&,,0,"#/2&% *&1 2%/"1%-’ *&1#" -%-’),2, 32/$ 45677K*I 902CD2.6， K*) 42-.C7&=，LM 4&.6C/5=.， NO*I L-.C5-&， PM Q2-&C7= （ !"##$%$ "& ’()$* !"+,$*-(+./ (+0 1/0*"2"3$* 4+%5+$$*5+%， 1"6(5 7+5-$*,5)/，8(+95+% !$##?G， !65+(）89,/1-#/： M: 21 .0/011-;7 :& 2.,01:26-:0 :50 2.:0;.-’ 8&;/01 2. D=’:2R’0 /;&11C10/:2&.1 8&; -.-’7121 &8 /&DR’2/-:0+ 1R-:2-’ 1:;=/:=;0；5&E0,0;， 2: 21 +2882/=’: :& &S:-2. :50 2.8&;D-:2&. &8 /;&11C10/:2&.1 2. 2.:0;.-’ 8&;/0 -.-’7121 E2:5 TBU( V-10+ &. :50 -.-’7121 &8 :5060&D0:;2/ ;0’-:2&.152R &8 82.2:0 0’0D0.: D01501， - D0:5&+ &8 -=:&C60.0;-:2&. &8 2.8&;D-:2&. -S&=: /;&11C10/:2&.1 S7 /&DR=:0;1，E52/5 21 .0/011-;7 8&; 1&’,2.6 :50 2.:0;.-’ 8&;/01 E2:5 TBU， 21 R;&R&10+( 92:5 :521 D0:5&+， :50 2.:0;.-’ /&.1:;-2.2.6 8&;/01 -:.&+01 &8 :50 62,0. 10/:2&.1 -;0 &S:-2.0+， -.+ :50.， :50 1:;=/:=;-’ 2.:0;.-’ 8&;/01 &8 :50 62,0. 10/:2&.1， 2./’=+2.6 :50 -W2-’ 8&;/0，150-; 8&;/0 -.+ S0.+2.6 D&D0.:， /-. -’1& S0 &S:-2.0+( V7 +0-’2.6 E2:5 :50 2.:0;10/:2.6 ’2.01 &8 :50 10/:2&.1， :50 1:;=/:=;-’2.:0;.-’ 8&;/01 -;0 0WR;0110+ 2. 1R0/2820+ 8&;D1 2. :50 /;&11C10/:2&.1 E52/5 -;0 1=2:-S’0 8&; 0.62.00;2.6 R;&X0/:1 -.+ /&.,0.20.: 8&;:0/5.2/-’ R0;1&..0’(:") 3&1;,： 1:;=/:=;-’ 2.:0;.-’ 8&;/0 /-’/=’-:2&.； 1R0/2820+ /;&11C10/:2&.； -=:&C60.0;-:2&. :0/5.&’&67； TBU在设计规范中［$］， 钢筋混凝土结构构件承载能力极限状态计算是根据截面的结构内力进行的。 对于一个多层的复杂空间结构， 用常规的结构力学分析方法难以得出各组合部件的内力， 合理的方法是用三维有限元法求解。 傅作新［!］针对拱坝应力集中问题提出了有限元等效应力法。 针对该方法存在的缺点，李同春等［H］提出了直接由有限元得到的位移和单元刚度矩阵求解截面内力的有限元内力法。由现有的有限元分析软件， 输入不在同一条直线上的 H 个点， 在屏幕上可以显示出这 H 点所确定的切面，但该切面有可能是穿过某个体单元的，不符合有限元内力法的要求。 应用有限元内 力法分析时，关键是要确定指定截面上结点所属单元的单元信息，且此截面是由各个体单元的表面组成的连续的切面，由这些单元信息通过内力法就可以求出截面上各个结点的约束内力值， 进而求得截面上的结构内力值。 对于比较复杂的结构来说， 三维有限元网格比较复杂，而且内力分析需要多个截面，用人工处理工作量非常大， 为此本文提出了由计算机生成求解有限元内力所需截面信息的方法。<指定截面的自动生成三维有限元网格是由一系列空间单元构成的，每个空间单元的结点编号都是按照一定顺序编排的， 体可以拆成面， 面可以拆成线， 线可以拆成点。一种面单元的标记方法是按单元进行， 每个单元面的编号顺序规定为绕该面的外法向正向转动， 如图$ 中体单元中的两个面单元 （$，J，H，!）和 （!，H，A，"）。图 $标准六面体单元的结点编号顺序?#J?水利水电科技进展， !##"， !" （ "）:$#： #!@!GHAG"HH@4;<(5#： 9=F 66> ? $0> ? .+6))2： @@AAB ? 66> ? $0> ? .+