Методы приближенного расчета пространственных стержневых конструкций (2 часть)

В последние 20-30 лет появилось много публикаций как у нас в стране, так и за рубежом, по проблеме оптимизации структурных конструкций. При этом основным критерием, как правило, принимался расход стали, который минимизировался с применением современного математического аппарата как линейного, так и нелинейного программирования. Сам по себе математический аппарат нелинейного программирования – серьезное достижение современной математики, которое нашло широчайшее применение в технике и технологии.

Первой процедурой, реализованной в начальный период развития программных комплексов (середина XX века) это решение системы линейных уравнений. И это не было случайностью, поскольку любой расчет в линейной постановке в конечном итоге сводится к решению системы линейных уравнений.

В начале 60 годов образовалось несколько научных школ. Московская школа А.Б. Золотова (П.А. Акимов, В.Н. Сидоров), Ленинградская школа Л.А. Розина (В.И. Сливкер, Б.А. Шойхет, А.В. Вовкушевский) и Киевская школа Д.В.Вайнберга и П.М. Сосиса (А.С. Городецкий, Л.Г. Дмитриев, Г.Б. Гильман).

Появление электронно - вычислительных машин послужило мощным толчком для разработки численных методов, которые основывались на дискретизации дифференциальных уравнений – метод конечных разностей, однако большее внимание ученых привлекали возможности непосредственной дискретизации расчетных схем. Настоящую революцию произвело появление и последующее развитие метода конечных элементов. 

Термин «метод конечных элементов» впервые появился в 1960 году в докладе Р.В. Клафа. В относительно короткий промежуток времени термин «метод конечных элементов» стал частью инженерного языка, заинтересовав огромное число специалистов. Этот метод обобщил и обогатил более ранние, фрагментарно развивавшиеся методы строительной механики стержневых систем. 

Совершенствование метода конечных элементов связано с разработкой уточненных конечных элементов, с тем, чтобы снизить размерность разрешаемых уравнений, добиться удобного приложения к решениям задач динамики, устойчивости, физической и геометрической нелинейности. Количество публикаций по методу конечных элементов, вследствие его перспективности и преимуществ, превысило десятки тысяч.

Рассчитываемое физическое тело можно разложить на конечное множество элементов конечных размеров и рассматривать его как совокупность конечных элементов. Такой подход и называют методом конечных элементов.

Различают метод конечных элементов в форме метода сил и метода перемещений. Метод конечных элементов в форме метода перемещений имеем в том случае, если в качестве основных неизвестных принимаются поступательные и угловые перемещения узлов. Именно такой подход и применяют в практических расчетах.

Исходная расчетная схема разбивается на отдельные стержни (конечные элементы) и узлы. Такая схема сооружений и называется ее конечно-элементной моделью.

В стержневых системах в качестве конечных элементов берутся отдельные стержни. Стержни, взаимодействуя между собой, в конечном числе узловых точек получают перемещения и деформации с помощью соотношений технической теории деформирования стержня. Анализу обычно подлежит расчетная схема, которая представляет собой идеализированную модель реальной конструкции. Она включает:

  1. идеализацию формы и геометрических размеров
  2. идеализацию условий опирания
  3. идеализацию физических свойств материалов
  4. идеализацию внешних воздействий

Бурное развитие вычислительной техники на протяжении последних десятилетий XX века, переход к полной автоматизации расчетов, привели к коренным изменениям в постановках задач, к созданию компьютерных технологий анализа работы конструкций. Возникла возможность существенно большего приближения расчетных схем к реальным конструкциям и особенностям их работы под нагрузкой.

В 1969 году была разработана программа «МИРАЖ» для ЭВМ «Минск-22», в которой был реализован метод конечных элементов.

В настоящее время в проектных организациях широко распространены многочисленные программные расчетные комплексы «МИРАЖ», «ЛИРА», «МОНОМАХ», «SCAD», «Аnsys» и другие. Эти программные комплексы хорошо проявили себя на практике и имеют удобные интерфейсы. Основой для создания этих комплексов явился метод конечных элементов в матричной формулировке.

Богатейшими возможностями обладает программный комплекс «ЛИРА». Аббревиатура которого, расшифровывается как линейный расчет.

Программные комплексы семейства «ЛИРА» имеют более чем 40-летнюю историю создания и совершенствования.  Программный комплекс с успехом применяется в машиностроении, судостроении, мостостроении, атомной энергетики – везде, где актуальны методы строительной механики.

Программный комплекс «ЛИРА» позволяет выполнить расчет как плоских, так и пространственных конструкций на любые виды статических нагрузок и воздействий (силовых, температурных, деформационных). Комплекс позволяет исследовать общую устойчивость, проверить прочность сечений элементов по различным теориям разрушения, представляется возможность производить расчеты с учетом физической нелинейности, геометрической нелинейности, с учетом одновременно геометрической и физической нелинейности, с учетом конструктивной нелинейности. К классу задач с конструктивной нелинейностью относятся задачи с односторонними связями. Комплекс позволяет моделировать процесс возведения зданий с учетом последовательности монтажа и демонтажа. Широко доступным для инженеров стало возможным производить расчет любых пространственных конструкций на упругом основании. Проводить расчеты каркаса здания, которое совместно с основанием работает на восприятие разнообразных нагрузок. Научный руководитель этого направления семейства «ЛИРА» - профессор., д.т.н. А.С. Городецкий, к.т.н. Барабаш М.С., к.т.н. Городецкий Д.А. и другие сотрудники.

Основные усилия разработчиков программных комплексов в ближайшем будущем будут направлены на интеллектуализацию программ. В этом отношении характерным примером является программный комплекс «МОНОМАХ», ориентированный на решение проектных задач для несущих конструкций высотных зданий. Комплекс обладает экспертной системой, которая в процессе расчета сообщает пользователю о некорректности принятых исходных данных – например, переармировании или недостаточном сечении.

Овладение современными компьютерными технологиями и осознанное их применение при расчете и проектировании пространственных конструкций является в настоящее время обязательным для инженера и проектировщика.

Предыдущая часть

Авторы: Николай Демидов, к.т.н., доцент, МГСУ, г Москва;

В. Меликова, МГСУ, г Москва

 

Просмотрено 3734 раз

10 комментарии

  • Комментировать assopsilA Коментарий пользователя assopsilA

    zitromax from canada non generic One or 2 way ANOVA with Holm Sidak post hoc analyses were performed for multiple group and multiple manipulation analysis

  • Комментировать assopsilA Коментарий пользователя assopsilA

    how long before sex do you take viagra We have a beautiful 11month old daughter

  • Комментировать suctirm Коментарий пользователя suctirm

    BEN What s wrong buy cialis 5mg online Added to that, some SARMs definitely produce significant boosts in energy and endurance levels

  • Комментировать assopsilA Коментарий пользователя assopsilA

    buy cialis online with prescription More recently, a chemical induced S682P mutation of TRPV5 caused autosomal dominant hypercalciuria much like what was observed in the TRPV5 KO mice 74

  • Комментировать entislist Коментарий пользователя entislist

    tamoxifen and endometrial cancer New approaches to NRs, particularly those involving small molecules that target interactions with other proteins rather than the ligand- binding pocket of the receptor, may lead to novel therapeutics for diseases involving NR malfunctions

  • Комментировать playhon Коментарий пользователя playhon

    clomid for pct 5 MHz in the first trimester of pregnancy

  • Комментировать playhon Коментарий пользователя playhon

    Plumbagin, a medicinal plant derived naphthoquinone, is a novel inhibitor of the growth and invasion of hormone refractory prostate cancer tamoxifen action

  • Комментировать playhon Коментарий пользователя playhon

    Due to secretory otitis media, ventilation tubes were installed in both tympanic membranes in November 2010, after which his ears healed and hearing recovered buy cheap generic cialis online

  • Комментировать advibia Коментарий пользователя advibia

    Join Date Sep 2014 Posts 329 stromectol prix Theindustry launched a fierce lobbying campaign to stop her plan, and three of the five SEC commissioners said they could notsupport it without further study

  • Комментировать assopsilA Коментарий пользователя assopsilA

    Still, some previous observational studies were unable to show a significantly increased risk of bone fracture in women with a previous breast cancer Melton et al, 2012; Pawloski et al, 2013 cialis coupons Differences among groups were assessed using 1 way analysis of variance ANOVA and then a Bonferroni test assuming equal variances or Tamhane T2 test without the assumption of equal variances

Оставить комментарий

Убедитесь, что Вы ввели всю требуемую информацию, в поля, помеченные звёздочкой (*). HTML код не допустим.

Сетевое издание «Институт стоимостного инжиниринга и контроля качества строительства» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 31.05.2017. Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77 - 70023.
ВОЗРАСТНАЯ КАТЕГОРИЯ САЙТА: 18+

  Наверх

 

Фото