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随着全球能源供应短缺,国家把节能减排工作放在首要位置。金属门窗作为建筑物的外围结构,在外形上起到装饰作用的同时,还要满足一定的节能要求。为此,本文从金属门窗产品结构特点出发,围绕如何既能达到节能要求又能合理配置门窗材料这一问题,对金属门窗框节点热工性能有限元分析系统及关键实现技术作了深入的研究,并开发了金属门窗框节点热工性能有限元分析系统。 首先,在分析金属门窗产品热工性能有限元分析计算技术国内外研究现状的基础上,针对金属门窗产品的节能要求与计算结果准确度要求,基于有限元分析技术,在AutoCAD提供的ObjectARX开发支持环境下,给出了一种由三层数据支持的金属门窗框节点热工性能有限元分析系统总体方案。 然后,针对金属门窗框节点热工性能有限元分析系统所涉及的有限元分析计算前置处理阶段网格优化技术、基于框节点模型特征集的参数化建模技术、迭代算法求解框节点各点温度值技术等关键技术进行了较为深入的研究。为了提高有限元分析计算结果的准确性,提出一种平面区域有限元三角网格迭代优化算法。该算法首先利用一种基于Loop模式的1-2细分方法来实现给定网格的局部细分;然后利用顶点自由度与边折叠相结合的新方法对细分后的网格进行简化;最后,基于正三角形为最优三角形的事实,提出一种最小角最大化方法对网格进行几何优化。基于金属门窗框节点模型特征分析基础之上,总结了工程建模的基本原理,并给出了一种基于框节点模型特征集的参数化建模方法,提高了有限元分析计算前置阶段处理效率。在分析了金属门窗框节点模型边界条件参数及温度求解方法的基础上,给出了一种计算金属门窗框节点各点温度值的方法,成功解决了因辐射换热系数未知而无法求解温度值的问题。 最后,在深入研究以上关键技术的基础上,以AutoCAD作为图形处理平台,开发了金属门窗框节点热工性能有限元分析系统,该系统具有计算结果准确性高,简单易用,人机交互界面良好,可扩展性好等优点。