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膜结构凭借结构轻巧,传力可靠,施工方便,跨度大等优势得到越来越广泛的应用,从事膜结构设计和生产的企业也日益增多。目前,我国在膜结构节点的制图大都采用AUTOCAD软件直接绘制。在实际制图过程中,很多节点虽然只是尺寸等方面发生了变化或是局部造型进行了变更,但即使是相同类型节点也仍需要不断重复绘制与计算,这必然导致设计人员进行大量重复性劳动,大大降低设计和制图的效率。为了解决上述实际问题,选择合适的设计软件并研究面向膜结构节点的参数化设计方法就显得十分必要。
Inventor是一款优秀的三维参数化实体建模软件,该软件使用界面简单,参数化设计功能强大,首次使用自适应技术,并且内嵌强大的ANSYS有限元分析功能,可满足不同专业的设计需求。本文充分利用Inventor的各大优势,在该软件平台的基础上,针对膜结构节点设计中存在的上述问题,深入研究了膜结构节点参数化设计的可行性。利用VB语言及Inventor强大的API接口对其进行二次开发,实现了基于Inventor的膜结构节点的参数化设计。
首先,对最常用的膜结构节点形式进行分类整理,研究设计中控制各种节点的主要参数,梳理出可行的节点设计参数系列,并建立相应的图形库。
其次,利用Inventor提供的API接口进行二次开发,用VB编程,设计成对话框方式输入参数的友好界面,便于用户使用。
其三,基于我国膜节点研究现状以及ANSYS有限元分析功能对常用张力膜结构节点进行有限元分析,编制针对膜结构节点的后台分析模块,工程技术人员可方便地进行节点受力分析。
其四,基于ANSYS优化设计模块,编制对节点几何尺寸及构造进行改进和优化设计的后台处理模块,帮助制图人员设计出更高质量的零件,进而提高设计质量和制图效率。
最后,本文总结了膜结构节点参数化设计方法。基于Inventor二次开发,完成了从参数输入到零件匹配、加载分析直至零件形状与截面自动优化的全过程,期间可方便地进行人工干预。该方法理论明确,简单易用,能够大幅度提高膜结构节点的设计质量和制图的效率,减轻了设计人员的工作量,具有很好的工程应用价值。