Введение к работе
Актуальность темы. Цилиндрические складчатые системы широко используются в строительстве и машиностроении. Математическая модель для расчета таких систем разработана чл.-корр. АН В.З. Власовым, однако, эта тория не нашла широко распространения в практике. Для расчета цилиндрических складчатых систем удобно использовать персональные ЭВМ, которых не было в момент разработки. В частном случае (опирание концов оболочки на идеальные диафрагмы), для расчета складчатых систем без диафрагм, может быть использован метод тригонометрических рядов в форме метода перемещений, предложенный чл.-корр. РАА СН А.В. Александровым. Даная работа основывается на работах В.З. Власова и А.В. Александрова и является дальнейшим их развитием. Работы, посвященные автоматизации и развитию методов В.З. Власова и А.В. Александрова будут способствовать более рациональному проектированию складчатых цилиндрических систем.
Цели и задачи исследования. На основе метода В.З. Власова и, дальнейшего его развития, разработать методику и набор программ для построения самостоятельного программного комплекса по расчету складчатых систем. Методика должна быть таковой, чтобы ведущие инженеры-проектировщики и студенты, которые предполагают работать в проектных организациях, могли бы самостоятельно составить такой комплекс, который можно использовать для моделирования работы несущих конструкций.
Обоснованность и достоверность научных положений. Для предлагаемого суперэлемента строится матрица жесткости, построение и использование которой основано на хорошо апробированном методе конечных элементов.
Научная новизна заключается в создании суперэлементного подхода
расчета складчатых цилиндрических систем, при котором, во-первых, использу
ется поэлементный подход к построению функции перемещений в поперечном
сечении и, во-вторых, при расчете всей складчатой системы отпадает необходи
мость составления и решения системы обыкновенных линейных дифференци
альных уравнений с постоянными коэффициентами (метод В.З. Власова). При
этом вместо решения системы дифференциальных уравнений высокого порядка
решается система алгебраических уравнений с блочной ленточной матрицей, что
облегчает процесс расчета и легко позволяет учитывать переменную толщину
оболочки по длине. Р
I РОС НАЦИОНАЛЬ А !
I БИБЛИОТЕКА j ,
4 Апробация. Автодорожные мосты имеют, как правило, широкую проезжую часть, поэтому в таких мостах необходимо учитывать кручение, которое приводит к пространственной работе пролетного строения. Разработанный про-іраммньїй комплекс может быть использован в обучении и практике расчета реальных мостов. В настоящий момент, в организации Гипростроймост производится его внедрение, кроме того, комплекс апробирован в учебном процессе Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ) на кафедре САПР.
Постановка задачи. В существующих курсах строительной механики в основном рассматриваются плоские стержневые расчетные схемы (балки, фермы, рамы). Эти схемы сыграли большую роль в практике проектирования сооружений и не потеряли своего значения в настоящее время. Этот набор расчетных схем позволяет понять в первом приближении работу сложных конструкций (мост — балка на двух или многих опорах, здание — консольный стержень и т.д.). Без понимания работы конструкций невозможно их проектирование. В настоящее время в курсе строительной механики уделяется недостаточно внимания использованию персональных компьютеров. Методы расчета без использования ЭВМ и с использованием ЭВМ различны. В первом случае на передний план выдвигается минимум арифметических действий. При использовании ЭВМ на первый план выдвигается простота логики, что облегчает процесс программирования и позволяет создавать простые наглядные программы с четким и ясным алгоритмом, а также общность подхода, дающего возможность разрабатывать универсальные программы. В связи с этим появился новый курс "Вычислительная механика", в котором на первый план выдвигаются вопросы машинной реализации.
В практике проектирования наряду со стержневыми системами широко используются и пластинчатые системы, поэтому при обучении студентов надо переходить от стержневых систем к более сложным пластинчатым системам, при этом в процессе обучения необходимо широко использовать современные персональные компьютеры.
В.З. Власовым еще в 1931 году был разработан дискретно-континуальный метод, позволяющий сводить расчет цилиндрических складчатых систем к расчету рам, контур которых совпадает с поперечным сечением складчатой системы. Метод В.З. Власова в настоящее время не рассматривается и не включен в план по строительной механике, возможно, его следует включить в спецкурс для
5 обучения инженеров-проектировщиков. Метод имеет четкую и ясную структуру и, безусловно, является необходимым для подготовки инженеров-проектировщиков. При применении этого метода необходимо широко использовать персональные компьютеры.
Современным подходом при проектировании несущих типовых и уникальных конструкций является моделирование их работы на персональных компьютерах. При этом необходимо проводить большое количество расчетов, что возможно только при использовании персональных компьютеров. Процесс моделирования надо проводить, на стадии строительства (сборки), на стадии эксплуатации (с учетом возникающих дефектов) и на стадии разрушения конструкции. Для того чтобы производить моделирование необходимо создать самостоятельный комплекс, гибкий в использовании и хорошо понятный инженеру, производящему моделирование. Только такой комплекс позволит грамотно моделировать работу конструкции. Комплекс должен быть простым, прозрачным, чтобы можно было входить в него в любом месте.
Процесс моделирования можно проводить на больших универсальных стандартных комплексах (NASTRAN, PATRAN, KATRAN). Однако универсальность комплекса приводит к большому количеству входных данных и неудобству его использования. В каждом частном случае может возникнуть ситуация, не предусмотренная этим комплексом, в таких ситуациях появляется необходимость приспособления программного продукта к проведению такой операции, т.е творческий инженер становится "рабом" комплекса. Разработка своего комплекса повышает квалификацию инженеров-проектировщиков, что способствует проектированию более рациональных конструкций.
В проектных институтах имеются расчетные группы, в которых работают высококвалифицированные инженеры-расчетчики, вот эти инженеры и должны сами написать комплекс, и таких инженеров необходимо готовить в учебных ВУЗах.
Объем работы: Текст диссертации изложен на 192 страницах, состоит из предисловия, исторического обзора по теме диссертации, четырех глав, заключения, списка литературы из 152 наименований и содержит 66 рисунков, 4 таблицы, 14 приложений.
