STL几何功能在膜结构多场耦合建模中的创新应用

膜结构设计中，找形分析是一个关键步骤，通过找形分析获得膜结构的初始形态，以此作为荷载分析、裁剪设计的依据。绝大多数膜结构具有比较奇异复杂的造型，对其利用CFD方法进行风荷载分析，以及进一步流固耦合分析，是目前新兴热点的研究方向。但如何通过找形后的结果重新建立膜结构——流场的复杂模型是一个比较麻烦的工作，非常耗时费力。已有的个别文献多针对一些简单的膜结构建立耦合物理模型，建模工作相对简单，可适用于科研研究，但对于复杂的工程实践而言，操作性较差。
以往一般的做法往往通过专业的膜结构设计软件获得找形模型，根据找形结果，采用专业3DCAD软件重新拟合膜曲面，众所周知，网格模型逆向生成多义面，存在精度损失，网格面越复杂，精度损失越大。ADINA8.6增加了stl格式几何文件的导入和输出功能，极大方便了此类问题的处理。

过程总结如下：

1、利用ADINA的膜单元（2D SOLID membrane选项）建立零状态膜结构模型，采用小弹性模量法、降温法和支座提升法实现膜结构找形。膜结构找形的操作在此不赘述，有兴趣的朋友可以多查查各大专业论坛。我03年在钢结构论坛发了很多用ansys做膜结构找形的帖子，可供参考。

2、在ADINA后处理中将找形得到的网格直接输出为stl格式几何。

3、大多数3Dcad程序均较难实现复杂网格面的三维曲面逆向生成，本帖子的方法是：直接将stl模型文件导入icem cfd，很傻瓜，icem自动实现了曲面的转换，且非常光滑。依据流场尺度和膜结构的关系，在icem中完成流场——膜结构三维几何模型的构建，很简单，一般只需要添加几条线就可以了。

4、直接利用icem完成耦合场模型网格划分，导入adina。在adina中完成边界和湍流参数即可计算。
这种方法由于找形曲面信息丢失、精度损失很少，在工程上具有相当精度，可以实现复杂工程的流场模型构建。
上述流程1、3、4步都涉及到较多背景知识，初学者可以在仿真论坛和钢结构论坛搜索相关帖子的详细解释。这种方法还可以用于充气膜结构找形、荷载分析，比如类似水立方的气枕工程，也可以用在充气帐篷、安全气囊等分析
下面按照顺序附图。

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