(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111397520.7 (22)申请日 2021.11.23 (71)申请人 郑州大学 地址 450001 河南省郑州市高新 技术开发 区科学大道100号 (72)发明人 孙攀旭　赵瑞青　聂佩江　严亚丹　 王东炜　 (74)专利代理 机构 郑州大通专利商标代理有限 公司 41111 代理人 蔡少华 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/12(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于空间8节点墙单 元的结构变形分解方法 (57)摘要 本发明属于力学分析技术领域和结构设计 领域， 公开了一种基于空间8节点墙单元的结构 变形分解方法， 包括以下步骤： 构造出8节 点墙单 元的基本位移和基本变形基向量， 得到8节点空 间墙单元的正交力学基矩阵 P； 选择四边形壳单 元的4个角点和每条边上的中点组成8节点墙单 元， 得到8节点墙单元各节点的位移向量 s； 得到 每个墙单元的基本变形和基本位移的投影系数 向量r； 根据投影系数向量 r中投影系数的大小， 得出每个墙单元发生的主要基本变形和次要基 本变形， 即可 实现对空间结构 模型的变形分解和 变形识别。 本发 明可详细识别空间结构中不同方 向剪力墙和连梁等构件的变形情况， 特别地， 可 以精确识别墙单 元的面外 变形。 权利要求书4页 说明书14页 附图17页 CN 114186310 A 2022.03.15 CN 114186310 A 1.一种基于空间8节点墙单 元的结构变形分解方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 在三维空间中， 依据受力平衡条件和正交分解理论， 构造出8节点墙单元的基本 位移和基本变形基向量， 从而得到8节点空间墙单 元的正交力学基矩阵P； 步骤2： 在空间直角坐标系下， 建立空间结构模型， 并采用四边形壳单元对空间结构模 型进行划分， 选择四边形壳单元的4个角点和每条边上的中点组成8节点墙单元， 得到8节 点 墙单元各节点的位移向量s； 步骤3： 将8节点墙单元各个节点的位移向量s投影到8节点墙单元的正交力学基矩阵P 上， 得到每 个墙单元的基本变形和基本位移的投影系数向量r； 步骤4： 根据投影系数向量r中投影系数的大小， 得出每个墙单元发生的主要基本变形 和次要基本变形， 即可实现对空间结构模型的变形分解和变形识别。 2.根据权利要求1所述的基于空间8节点墙单元的结构变形分解方法， 其特征在于， 所 述8节点墙单元的基本位移和基本变形包括： X轴向刚体平动位移、 Y轴向刚体平动位移、 Z轴 向刚体平动位移、 绕X轴向刚体转动位移、 绕Y轴向刚体转动位移、 绕Z轴向刚体转动位移、 XOY面X轴向拉压变形、 XOY面Y轴向拉压变形、 XOY面X轴向面内弯曲变形、 XOY面Y轴向面内弯 曲变形、 XOY面剪切变形、 XOY面角翘曲变形、 XOY面X轴向胀缩变形、 XOY面内Y轴向胀缩变形、 XOY面Y轴向挠曲变形、 XOY面X轴向挠曲变形、 XOY面Y轴向冲切变形、 XOY面X轴向冲切变形、 XOY面面外弯曲变形、 XOY面边翘曲变形、 绕X轴反向翘曲变形、 绕Y轴反向翘曲变形、 XOY面X 轴向反对称弯曲变形、 XOY面Y轴向反对称弯曲变形。 3.根据权利要求2所述的基于空间8节点墙单元的结构变形分解方法， 其特征在于， 所 述步骤1具体包括以下步骤： 步骤1.1： 在空间直角坐标系下， 依据采用受力平衡条件、 力矩平衡条件以及正交理论， 针对8节点墙单 元构造出24种基本位移和基本变形基p1～p24， 具体如下： p1表示X轴向刚体平动位移： p2表示Y轴向刚体平动位移： p3表示Z轴向刚体平动位移： p4表示绕X轴向刚体转动位移： p5表示绕Y轴向刚体转动位移： p6表示绕Z轴向刚体转动位移： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114186310 A 2p7表示XOY面X轴向拉压变形： p8表示XOY面Y轴向拉压变形： p9表示XOY面X轴向面内弯曲变形： p9＝(‑0.5,0,0,0.5,0,0, ‑0.5,0,0,0.5,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)T p10表示XOY面Y轴向面内弯曲变形： p10＝(0， 0.5， 0， 0， ‑0.5， 0， 0， 0.5， 0， 0， ‑0.5， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0)T， p11表示XOY面剪切变形： p12表示XOY面角翘曲变形： p12＝(0， 0，‑0.5， 0， 0， 0.5， 0， 0， ‑0.5， 0， 0， 0.5， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0)T， p13表示XOY面X轴向胀缩变形： p14表示XOY面Y轴向胀缩变形： p15表示XOY面Y轴向挠曲变形： p15＝(0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.5,0,0, ‑0.5,0,0,0.5,0,0, ‑0.5,0)T， p16表示XOY面X轴向挠曲变形： p16＝(0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0.5， 0， 0， ‑0.5， 0， 0， 0.5， 0， 0， ‑0.5， 0， 0)T， p17表示XOY面Y轴向冲切变形： p18表示XOY面X轴向冲切变形： p19表示XOY面 面外弯曲变形： p20表示XOY面 边翘曲变形： p20＝(0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0， 0.5， 0， 0， ‑0.5， 0， 0， 0.5， 0， 0， ‑0.5)T， p21表示绕X轴反向翘曲变形： p22表示绕Y轴反向翘曲变形：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114186310 A 3