【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及火災動力學與結構響應分析的交叉，具體涉及python賦能的fds到abaqus非均勻溫度場橋接方法。
技術介紹
1、火災動力學與結構力學響應分屬不同學科領域，fds與abaqus兩款軟件分別基于這兩個學科的需求而設計開發。早期學科發展中，兩學科間交叉融合較少，導致這兩款軟件間未能形成一套成熟、高效的兼容機制，用以綜合探究火災發生時在結構中形成的溫度場分布以及在該復雜溫度場作用下結構的力學響應。兩款軟件間難以有效鏈接、協同分析的現狀，嚴重制約了火災科學、消防工程與結構工程等學科間的深度交叉、融合，進而限制了對火災條件下結構整體力學響應的機理及演化規律的深入探究。因此，有必要研發能夠橋接fds與abaqus的非均勻溫度場映射方法，以充分考慮結構在火災中各部位所處空間的非均勻溫度場，精確模擬火災非均勻溫度場下結構的變形、耐火極限及力學性能退化，進而準確評估結構在真實火災環境中的行為。fds到abaqus非均勻溫度場橋接方法的研發主要有以下問題：
2、1.fds與abaqus使用不同的數據格式的存儲與導入方式，導致兩款軟件間數據格式的不兼容問題突出。此外，fds僅能輸出隨時間變化的溫度曲線，表中缺乏幾何空間位置信息。因此fds直接導出的數據無法在abaqus模型中進行精確的空間逐點定位與溫度點對點映射，進而影響模型計算結果的準確性。
3、2.目前利用fds與abaqus進行結構火災響應分析的局限于簡單的幾何構造，如單片鋼板或鋼柱。具體而言，即將fds的計算出的溫度場結果中取平均值，生成一條或數條溫度
4、3.fds主要聚焦火災動力學模擬，精度要求相對較低，因此fds中的模型僅支持正方形網格配置，且網格尺寸相對偏大。而abaqus則側重結構力學響應的深入分析，網格的質量決定模型的收斂性。對于幾何構造簡單的結構(如單片鋼板或鋼柱)，模型在fds與abaqus軟件中的網格形狀與尺寸較易保持一致。空間分辨率的高度一致性使得從fds中導出、在abaqus中輸入溫度曲線數據較易實現。而對于復雜異形、形態多變的結構，進行熱力耦合分析時僅用方形網格難以滿足力學分析對精度與收斂性的要求。因此復雜異形結構模型在兩軟件中的網格劃分和節點分布無法協同一致，這嚴重限制了這兩款軟件在復雜結構抗火設計領域進行真實火場環境下結構響應的聯合分析應用。
技術實現思路
1、針對上述存在的技術不足，本專利技術的目的是提供python賦能的fds到abaqus非均勻溫度場橋接方法，其既能解決fds與abaqus間數據格式的不兼容問題，又能高效地將fds計算出的火災下的非均勻溫度場高效導入到abaqus中，同時又無需受限于兩款軟件中網格的一致性、突破性地適用于各類復雜結構在火災下的結構響應分析。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：
3、本專利技術提供python賦能的fds到abaqus非均勻溫度場橋接方法，包括以下步驟：
4、步驟1：利用cad/solidworks輔助橋接abaqus與fds，對模型格式進行轉化，使模型成功從abaqus導入到fds中，在fds中實現復雜結構火災動力學的精準建模與高精度模擬；
5、步驟2：使用python語言中的函數，從fds計算出的火場溫度分布云圖結果中，自動化、批量化地提取將非均勻溫度場映射至abaqus必需的關鍵信息，涵蓋節點的溫度隨時間變化幅值及其對應的精確三維空間坐標；對提取數據進行預處理，以abaqus可直接讀取處理的數據格式進行存儲；
6、步驟3：在abaqus軟件中將預處理好的溫度數據結果自動識別導入到模型相應的空間坐標位置上；
7、通過改變提前定義的變量賦值鎖定即將導入的模型相應的裝配體名稱、模型名稱及應用分析步；通過position函數給定火源位置的坐標點(x,y,z)，通過關聯regiontoolset.region函數實現界域儀與搜補器空間位置的調整；
8、通過regiontoolset.region函數輸入恰當的xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax來調整被定義的“界域儀”與“搜捕器”的空間區域的大小；最終達到在abaqus中靈活調整賦溫區域大小與密度，提升計算精度與效率的目的。
9、優選地，步驟1中，將模型從abaqus導入到fds中進行火災動力學模擬，具體包括以下步驟：
10、步驟1.1：在abaqus中將建立好的精細化的結構模型分區導出為.step格式；
11、步驟1.2：將.step格式的模型導入solidwork軟件中，導出為6.0版本以下的.sat格式；
12、步驟1.3：將6.0版本以下的.sat格式的模型導入到cad軟件中，并將模型導出為.dwg格式；
13、步驟1.4：將.dwg格式的模型各部分分別導入到fds軟件中，并在fds中完成全模型的拼裝；
14、步驟1.5：在fds中設置好火源功率、熱釋放速率、網格尺寸及邊界條件，按需求布設熱電偶測點與3d/2d切片。
15、優選地，步驟2中，實現非均勻溫度場關鍵信息自動化、批量化提取與預處理的過程，具體包括以下步驟：
16、步驟2.1：調用fds自帶的fds2asciia程序，進行流程自動化提取、存儲各節點溫度；
17、步驟2.1.1：設定base_path為fds模擬結果的存儲目錄路徑；
18、步驟2.1.2：設定folder_name為要將提取fds模擬結果的文件夾名稱；
19、步驟2.1.3：使用os.chdir函數將工作目錄切換到base_path，以便后續調用和執行fds2ascii程序；
20、步驟2.1.4：定義時間間隔interval與總時間duration，限定提取數據的時間間隔與時間范圍；
21、步驟2.1.5：使用range函數循環遍歷從0到duration，每次增加interval秒的時間段；對于每個時間段，計算結束時間end_time，設置為start_time+interval?time；
22、步驟2.1.6：創建一個列表fds2ascii_command，包含fds2ascii可執行文件的路徑和所需的參數，參數包括：job?id、slcf文件類型、采樣因子、域大小限制、平均時間的起始與結束時間、讀取的變量數量、選擇的變量索引、輸出文件名；
23、步驟2.1.7：調用su本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.Python賦能的FDS到ABAQUS非均勻溫度場橋接方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中，將模型從ABAQUS導入到FDS中進行火災動力學模擬，具體包括以下步驟：
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2中，實現非均勻溫度場關鍵信息自動化、批量化提取與預處理的過程，具體包括以下步驟：
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟3中，將提取的非均勻溫度場數據結果自動識別導入到ABAQUS模型中，具體包括以下步驟：
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中，所述界域儀通過Table參數與regionToolset.Region函數實現，其為以火源位置為中心，依次輻射式增大的長方體區域，用于定義模型中的分區，每個界域儀下配合相應的搜補器搜捕空間坐標，實現分區、分密度賦溫的功能；
【技術特征摘要】
1.python賦能的fds到abaqus非均勻溫度場橋接方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中，將模型從abaqus導入到fds中進行火災動力學模擬，具體包括以下步驟：
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2中，實現非均勻溫度場關鍵信息自動化、批量化提取與預處理的過程，具體包括以下步驟：
4.如權利要求3所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王欣宇，陳偉，葉繼紅，閔亮，姜健，施方長，康壯蘇，趙武超，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：
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