УДК 004.94

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ РАСЧЕТНЫХ ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ, НАПРАВЛЕННЫХ НА РЕШЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКТОРСКИХ ЗАДАЧ

Макарычев Константин Владимирович1, Назарова Дарья Сергеевна1, Переверзев Никита Александрович1
1Воронежский государственный технический университет, магистрант кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов имени профессора Ю.М. Борисова

Аннотация
Данная статья посвящена обзору существующих литературных источников базовых программных комплексов численного моделирования, направленных на решение различных конструкторских задач. Исследование литературных источников необходимо для последующего использования полученных материалов в выпускной квалификационной работе (магистерской диссертации). Тема обширна и многогранна, а также особенно актуальна для магистрантов второго года обучения по направлению «Строительство».

Ключевые слова: , , , , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Макарычев К.В., Назарова Д.С., Переверзев Н.А. Обзор литературных источников по изучению расчетных программных комплексов, направленных на решение различных конструкторских задач // Современные научные исследования и инновации. 2019. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2019/12/90963 (дата обращения: 02.02.2020).

Анализ существующих источников информации  позволит выделить основные аспекты  и  ответить на вопросы связанные с изучением методов численного моделирования.  В данной статье мы рассматриваем первый шаг при выполнении выпускной квалификационной работы магистра – обзор литературных источников. В обзоре необходимо полностью охватить и проанализировать все научные публикации, учебную литературу, методические пособия по данной тематике. Выделить для себя основные моменты с последующим их использованием в магистерской диссертации. Изучив в совокупности данный вопрос, мы сможем более правильно и продуктивно использовать наши знания для более глубокой и точной проработки данной тематики.

Цель Обзор существующей литературы по теме изучения расчетных программных комплексов, направленных на решение различных конструкторских задач, первый важный шаг при выполнении выпускной квалификационной работы магистра, формирующий ее основу.

Основная идея метода конечных элементов состоит в том, что любую непрерывную    величину, например, такую, как температура, давление и перемещение, можно заменить дискретной моделью, которая строится на множестве кусочно-непрерывных функций, определённых на конечном числе подобластей. Данная программа задает перечень расчетных средств, которые учитывают разнообразные конструктивные нелинейности, дают возможность решить общий случай контактной задачи для поверхностей, могут допустить образование конечных деформаций и углов поворота [1].

Существует множество расчетных программных комплексов, такие как: ЛИРА САПР, ANSYS Workbench, SCAD, Abakus, MIDAS GTS NX, PLAXIS и многие другие. Каждый программный комплекс следует принципам конечно-элементного анализа, но направлен на решение разных конструкторских задач. Проанализировав множество расчетных комплексов, наиболее подходящим для моделирования экспериментальных данных является ANSYS Workbench, т.к. эта программа позволяет быстро и точно моделировать трещины с последующим анализом напряженно деформированного состояния. ANSYS – это быстрая и практичная программа. Каждое ее обновление улучшает прежние возможности, и делает программу более гибкой и удобной [2].

В расчетном комплексе ANSYS представлен чрезвычайно многогранный список расчетных компонентов, учитывающих разнообразные конструктивные особенности. Они позволяют решить контактную задачу для поверхностей; допускают наличие больших деформаций. ПК МКЭ сокращают время разработки и оптимизации конструкции за счёт определения оптимальных параметров и учитываемых эксплуатационных воздействий [3].

С помощью оптимизации, проектировщику, можно оценивать и анализировать переменные проекта. Используются два метода оптимизации: метод аппроксимации и метод первого порядка. В программе ANSYS стадия постпроцессорной обработки следует за стадиями препроцессорной подготовки и получения решения. С помощью постпроцессорных средств программы пользователь имеет возможность легко обратиться к результатам решения и комментировать их нужным образом, используя обширный набор команд, функций и дружественного интерфейса. Результаты решения включают значения перемещений. А также в программе ANSYS возможно геометрическое построение на плоскости и создание моделей пространственных объектов с использованием примитивов и булевых операций над ними [4].

Существуют два подхода геометрического моделирования в ANSYS: моделирование снизу-вверх и моделирование сверху-вниз. Основы моделирования построены на геометрической субординации объектов: объект низшей размерности – точка, и далее по возрастанию – линии, поверхности, объемные тела [5].

После проведения эксперимента железобетонной балки усиленной углепластиком и выполнив расчет в ПК ANSYS, сравнив результаты, авторы выяснили, что программа позволяет производить корректное объемное моделирование изгибаемых железобетонных элементов, усиленных на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, углепластиком, при задании диаграмм деформирования бетона, арматуры и углепластика [6].

В статье на тему конечно-элементного анализа Гулых К.В. подтверждает, что при решении контактных задач в процессе взаимодействия тел под нагрузкой возможны различные по характеру и по численным параметрам НДС. Сетка разбивки тел на конечные элементы должна соответствовать параметрам напряженно-деформированного состояния. При больших деформациях сетку следует предусматривать достаточно мелкую, с малыми размерами конечных элементов и именно в тех местах, где необходим тщательный контроль результатов. Несоблюдение этого условия значительно снижает точность расчета. Программа ANSYS позволяет, наряду с автоматическим выбором сетки разбиения, корректировать сетку в «ручном режиме» [7].

На примере железобетонной балки в процессе ее нагружения равномерно распределённой нагрузкой, можно спрогнозировать реальную изгибную жесткость изгибаемых элементов которую впоследствии можно использовать в качестве расчетной при формировании сложных каркасных сооружений. Данная задача может быть реализована в любом конечно-элементном комплексе. Наилучшие результаты можно получить только с помощью соответствующего моделирования трещин, которые неизбежны при эксплуатации[8].

В работе [9] были использованы два численных метода решения задач механики, деформирования твердого тела – явный и неявный методы интегрирования уравнений, описывающих равновесные и неравновесные состояния исследуемого объекта. Применение метода конечных элементов дает хорошее приближение несущей способности к опытной. Тем не менее, анализ не показывает хорошую сходимость и зависит от цели расчета (первая или вторая группа предельных состояний, стадия НДС и пр.).

На основании проведенного обзора литературных источников можно сделать вывод, что для выполнения расчетов методом конечных элементов в выпускной квалификационной работе наиболее подходящим является программный  комплекс  ANSYS.

Поделиться в соц. сетях

0

Библиографический список
  1. Мансурова А. Р. Применение программного комплекса ANSYS в компьютерном моделировании // Молодой ученый
  2. Елисеев К.В., Зиновьева Т.В. Вычислительный практикум в современных расчетных CAE-системах: учебное пособие, СПб.: СПбГПУ, 2008, 112 с.
  3. Литвинов А.Н. Механика материалов и конструкций. Лабораторный практикум: учеб.-метод. пособие: в 2 ч. / А.Н. Литвинов, Н.С. Шорина; под ред. А.Н. Литвинова. – Пенза: Изд-во ПГУ, 2017. – Ч. 1. – 68 с.
  4. Солдусова Е.А. Основные сведения о программном комплексе ANSYS. Геометрическое моделирование: учеб.-метод. пособ. / Самара: Самар.гос.техн.ун-т, 2010.
  5. Конюхов А.В. Основы анализа конструкций в ANSYS: учеб.-метод. пособие: КГУ, 2002.
  6. Григорьева Я.Е. Расчет железобетонных балок, усиленных углепластиком на стадии, близкой к исчерпанию несущей способности, с использованием ANSYS: ФГЮУ ВПО «Московский государственный строительный университет» по адресу: 129377, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, ауд.9, «Открытая сеть»
  7. Гулых К.В. ANSYS – конечно-элементный комплекс для инженерного анализа:  Белгородский государственный технологический  университет им В.Г. Шухова.
  8. Котов А.А. Исследование железобетонной балки методом конечных элементов// Научно-технический электронный журнал «Вестник гражданских инженеров». – 2018. – № 5 (58). – С. 79–85
  9. Силантьев А.С. Расчет прочности наклонных сечений изгибаемых железобетонных элементов методом конечных элементов в КЭ-комплексах Ansys и Abaqus // Научный журнал «Промышленное и гражданское строительство».- 2012. – № 2. – С. 49-52


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Назарова Дарья Сергеевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация