数值仿真在钢结构教学中的应用

黄斌 张文福

关键词：钢结构;有限元仿真模拟;钢结构稳定;本科教学

1绪论

钢结构在近一个世纪以来，得到了快速发展，在实际工程中得到广泛应用，钢结构课程日渐成为土木工程最重要的专业基础课之一，授课形式和方法逐渐呈现多样化。钢结构由于其自身的特点，其力学特征呈现出一定独特性。例如，钢结构中最为普遍的稳定问题，以及疲劳问题等，学生在理解这些问题的物理机理存在较大困难，甚至对于直观想象表面现象都有较大难度。

如何帮助学生从更好地认识表面现象开始，到抽象力学模型，再到建立基本概念，是重要的研究课题。为帮助学生更好地认识和理解概念，许多钢结构教研团队，结合当前新技术、新方法均展开了教学方式探索，并提出很好的教学方案。秦桦研究了钢结构课程教学特点提出了钢结构设计原理课程教学改革措施。同济大学钢结构教学团队为帮助学生更好地理解钢结构的稳定问题，研发了与理论课程相配套的实验教学环节。在实验课程的正常教学中发现存在以下问题：

（1）实验室数量及设备数量配备不足。

（2）实验室建设费用高。传统的实验教学需要定制试验试件以及借助实验设备，存在前期投入大、后期维护费用高，开展过程受时间、试验场地、人力、物力、财力等因素的限制。

（3）实验教师人数有限，在有限的时间内细致地指导大批量的学生存在一定难度。对于还未建立完善配套实验教学方案或缺少实验环境的高校，郑玉莹等进行了了基于BTM技术的钢结构教学改革研究。……