Процессор и библиотека конечных элементов

Благодарности

Разработчики выражают благодарность доктору технических наук, профессору В.Г.Пискунову (Украинский транспортный университет), доктору технических наук, профессору А.В.Шимановскому (Киевский международный унивеситет гражданской авиации), доктору технических наук, профессору В.И.Сливкеру (г. Санкт Петербург), докторам технических наук А.А.Дыховичному (КиевЗНИИЭП) и В.А.Савельеву (ЦНИИПСК г. Москва), кандидату технических наук М.А.Микитаренко (УкрНИИПСК г.Киев), инженерам В.В.Куликову (Мосинжпроект), Л.Б.Кацнельсону (ЦНИИСК), А.А.Маляренко (АОЗТ “ИНФАРС” г. Москва), Т.Е.Прохоровой (Промстройпроект г. Москва), Е.Д.Шумаковой (Моспроект-2), К.А.Козину (ГСПИ г. Москва), Е.А.Шабалину (АМ “Громов, Пальцев и К^°” г. Москва) за многочисленные критические замечания и предложения, которые способствовали созданию и развитию комплекса, а также за проявленное терпение и доброжелательность к разработчикам.

Введение

Проектно-вычислительный комплекс Structure CAD для Windows (SCAD) реализован как интегрированная система прочностного анализа и проектирования конструкций на основе метода конечных элементов и позволяет определить напряженно-деформированное состояние конструкций от статических и динамических воздействий, а также выполнить ряд функций проектирования элементов конструкций.

Проект

В основу комплекса положена система функциональных модулей, связанных между собой единой информационной средой. Эта среда называется проектом и содержит полную информацию о расчетной схеме, представленную во внутренних форматах комплекса. В процессе формирования расчетной схемы проект наполняется информацией и сохраняется на диске в файле (с расширением SPR). Имена проекта и файла задаются при создании новой схемы.

Создать проект можно и путем импорта данных, описывающих расчетную схему или ее часть на входном языке. В процессе импорта выполняется преобразование из текстового представления схемы во внутренние форматы, т.е. в проект. Возможность перехода от текстового представ­ления схемы к проекту обеспечивает языковую совместимость с комплексами SCAD DOS, Мираж, Лира и совместимыми с ними по входному языку. В свою очередь проект может быть преобразован в текстовое описание.

Геометрия расчетной схемы может быть сформирована и с помощью системы AutoCAD. При формировании схемы могут использоваться такие команды AutoCAD, как LINE, POLYLINE и 3DFACE. В этом случае создается DXF файл, который импортируется в SCAD. Номера узлов и элементов расчетной схемы, а также типы элементов в процессе импорта назначаются автоматически.

Функциональные модули

Функциональные модули SCAD делятся на четыре группы: в первую группу входят модули, обеспе­чивающие ввод исходных данных в интерактивном графическом режиме (графический препроцессор) и графи­ческий анализ результатов расчета (графический постпроцессор). Модули второй группы служат для выполнения статического и динамического расчетов (процессор), а также вычисления расчетных сочетаний усилий, комбинаций загружений, главных и эквивалентных напряжений, реакций, нагрузок на фрагмент схемы, анализ устойчивости (эти модули условно называются расчетными постпроцессорами). Доку­ментирование результатов расчета выполняется модулями третьей группы. В четвертую группу вклю­чаются проектирующие модули (проектирующие постпроцессоры), которые служат для подбора арматуры в элементах железобетонных конструкций, а также проверки сопротивления и подбора сечений элементов стальных конструкций.

Модульная структура дает возможность сформировать для каждого пользователя такую конфигурацию SCAD, которая максимально отвечает его потребностям по классу решаемых задач, средствам создания расчетных схем, анализу и документированию результатов расчета.

Все функциональные модули комплекса реализованы в единой графической среде. Интерфейс, сценарии взаимодействия пользователя с системой, функции контроля исходных данных и анализа результатов полностью унифицированы, что обеспечивает минимальное время освоения комплекса и логичную последовательность выполнения операций.

Процессор и библиотека конечных элементов

Высокопроизводительный процессор позволяет решать задачи статики и динамики с большим количеством степеней свободы (до 392 000). Расчет сопровождается подробным протоколом, который может быть проанализирован как по ходу выполнения расчета, так и после его завершения. Средства прерывания расчета позволяют продолжить его выполнение, начиная с точки прерывания. Система контроля исходных данных выполняет проверку расчетной схемы и фиксирует все обнаруженные ошибки и предупреждения.

Библиотека конечных элементов содержит различные виды стержневых элементов, включая шарнирно-стержневые, рамные, балочного ростверка на упругом основании, позволяет учитывать сдвиг в сечении стержня. Пластинчатые элементы, которые представлены трех- и четырехузловыми элементами плит, оболочек и балок-стенок, могут содержать дополнительные узлы на ребрах и обеспечивают решение задач для материалов с различными свойствами (с учетом ортотропии, изотропии и анизотропии). Кроме того библиотека включает различные виды объемных элементов, набор трех- и четырехузловых многослойных и осесимметричных конечных элементов, а также специальные элементы для моделирования связей конечной жесткости, упругих связей и другие.