ARTICLE · 1270933
AI与工程行业结合,修正-板结构计算软件
一、背景
21世纪这二十多年，科技最明显的变化是数字技术先重塑生活，AI 再重塑科研和产业，生物、能源、航天一起往前推。AI开始的时代已经慢慢融入到我们各个各行业，作为工程设计从业者，近段时间也尝试着采用AI结合工程需要设计一个设计软件。
初次接触AI，准备先从简单的“板结构分析”开始，下图为软件用户界面。
二、软件要素
1、板类型：目前支持圆形、矩形
2、板分析原理：薄板(Kirchhof)、中厚板(Mindlin)理论
3、荷载：均布荷载、集中荷载
4、约束条件：固结、铰接、无
5、网格划分：根据情况输入，网格越细分析时间越长，合理选择
6、简图：包括结构尺寸、荷载加载大小、位置
7、图形计算结果：包括挠度图、弯矩图及弯矩曲线表
8、计算结果输出：包括最大挠度、最大弯矩、基本信息等
三、软件特点
1、荷载添加时集中力可以采用输入坐标位置或者鼠标点击选择位置加载，均布荷载分为满布加载和局部加载，局部加载同样可以采用坐标加载以及采用鼠标选择范围加载。
2、内力计算完成后可将跨中弯矩或者支座弯距导入配筋计算模块进行配筋检算，配筋采用GB50010规范编制，可检算承载力、裂缝等。
四、软件可靠性对比
采用FEA在同条件下进行内力、位移结果对比。
1、矩形板验算
（1）均布荷载工况：板长5m、宽3m、厚0.2m，均布荷载满布50KN/m2，C30混凝土，四边固结。
对比结果如下表：
项目 | midas FEA | AI开发软件 | 误差 | |
内力 | 跨中Mx（KN·m/m） | 7.859 | 7.38 | 6.1% |
跨中My（KN·m/m） | 18.949 | 18.88 | 0.4% | |
支座Mx（KN·m/m） | 26.825 | 26.385 | 1.6% | |
支座My（KN·m/m） | 37.969 | 37.143 | 2.2% | |
位移 | δmax（mm） | 0.533 | 0.504 | 5.4% |
（2）集中力荷载工况：板长5m、宽3m、厚0.2m，板中心加载100KN，C30混凝土，四边固结
对比结果如下表：
项目 | midas FEA | AI开发软件 | 误差 | |
内力 | 跨中Mx（KN·m/m） | 35.377 | 31.831 | 10.0% |
跨中My（KN·m/m） | 39.45 | 36.009 | 8.7% | |
支座Mx（KN·m/m） | 5.941 | 5.892 | 0.8% | |
支座My（KN·m/m） | 19.317 | 19.215 | 0.5% | |
位移 | δmax（mm） | 0.399 | 0.355 | 11.0% |
2、圆形板验算
（1）均布荷载工况：圆形板直径8m、厚0.3m，均布荷载满布50KN/m2，C30混凝土，四周固结。
项目 | midas FEA | AI开发软件 | 误差 | |
内力 | 跨中Mx（KN·m/m） | 69.033 | 69.00 | 0.1% |
跨中My（KN·m/m） | 69.033 | 69.00 | 0.1% | |
支座Mx（KN·m/m） | 114.171 | 115 | -0.7% | |
支座My（KN·m/m） | 114.171 | 115 | -0.7% | |
位移 | δmax（mm） | 3.346 | 3.271 | 2.2% |
（2）集中荷载工况：圆形板直径8m、厚0.3m，板中心加100kN，C30混凝土，四周固结。
项目 | midas FEA | AI开发软件 | 误差 | |
内力 | 跨中Mx（KN·m/m） | 53.135 | 57.644 | -8.5% |
跨中My（KN·m/m） | 53.135 | 57.644 | -8.5% | |
支座Mx（KN·m/m） | 22.852 | 22.958 | -0.5% | |
支座My（KN·m/m） | 22.852 | 22.958 | -0.5% | |
位移 | δmax（mm） | 0.919 | 0.8793 | 4.3% |
五、结论
矩形板在均布荷载及集中荷载作用下，结果与FEA最小误差0.4%，最大误差11%，不算特别离谱，可作为工程师参考。
圆形板在均布荷载及集中荷载作用下，结果与FEA最小误差0.1%，最大误差-8.5%，误差可接受，可作为工程师参考。
关于昨天发布的文章中圆形板计算结果与FEA相差较大的原因是软件计算时未考虑自重，今天已修正，结果如上。
总体来说AI还是非常强大，将会给许多行业带来变革，未来的发展你怎么看呢？
如果大家觉得有营养，麻烦点一点关注。
需要软件的请留言。
