Алгоритмы и программное обеспечение автоматизации расчетов при проектировании тонкостенных конструкций на персональных ЭВМ на базе метода конечных элементов

• Автор: Салахиев, Рафик Рашитович
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТОНКОСТЕННЫХ ПОДКРЕПЛЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Введение.

1.2. Общая схема расчета тонкостенных конструкций.

1.3. Обзор применения метода конечных элементов к расчету тонкостенных конструкций

1.4. Обзор методов автоматизированной генерации сетки конечных элементов.

1.5. Требования к программному обеспечению МКЭ

1.6. Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОСТАНОВКИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ И МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.

2.1. Плоский эффективный треугольный конечный элемент тонкой оболочки.

2.1.1. Плоский треугольный изгибный конечный элемент дискретной теории Кирхгофа.
2.1.2. Треугольный мембранный конечный элемент с вращательными степенями свободы
2.1.3. Учет совместной работы оболочек и ребер жесткости . .
2.1.4. Тестирование конечных элементов .
2.2. Решение симметричной системы алгебраических уравнений МКЭ при блочнопрофильной структуре данных
2.2.1. Учет заданных перемещений и вычисление реакций .
2.2.2. Учет линейных кинематических связей
2.2.3. Тестирование алгоритмов и решение задач
ГЛАВА 3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НА ЭВМ.
3.1. Описание пакета прикладных программ РКМ по расчету тонкостенных подкрепленных конструкций
3.2. Интерфейс пользователя.
3.3. Автоматизированная подготовка исходных данных
3.3.1. Генерация исходных данных для тонкостенных оболочечных конструкций .
3.3.2. Генерация геометрической информации для квазитрехмерной модели оболочки
3.3.3. Вычисление геометрических характеристик поперечных сечений стержней.
3.4. Интерактивный табличный редактор исходных данных . .
3.5. Методика интерактивной графической генерации конечноэлементных данных в среде САПР
3.6. Обработка и отображение результатов расчетов
3.6.1. Графический вывод результатов.
3.6.2. Табличный вывод результатов.
ГЛАВА 4. РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НДС РЕАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
4.1. О расчетных моделях пролетных строений автодорожных мостов.
4.1.1. Реконструкция автодорожного городского моста через р.Казанку по 3й транспортной дамбе в г.Казани.
4.1.2. Диагностика технического состояния балочного автодорожного моста
4.2. Расчет НДС и оценка прочности колес компрессоров .
4.3. Расчет компрессионнодистракционного аппарата Илизарова как нелинейнодеформируемой системы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


По заданиям проектных организаций выполнены расчетные исследования НДС и колебаний ряда реальных практически важных конструкций (пролетных строений мостов через реки Волга, Кама, Казанка, Вятка и др. ЧКДО и т. Разработанный ППП внедрен в расчетную практику Конструкторского бюро “Новые турбокомпрессоры” Казанского компрессорного завода (КБ НТК ККЗ), Лаборатории исследований и реконструкции мостов Казанской государственной архитектурно-строительной академии (ЛИРМ КГАСА), лаборатории биомеханики Научно-исследовательского центра Татарстана “Восстановительная травматология и ортопедия” (НИЦТ ВТО). Подсистемы автоматизированной генерации данных и представления результатов, в составе версии пакета УМО-РКМ использовались при выполнении НИР и в учебном процессе в Казанском государственном техническом университете. Основные результаты работы докладывались на итоговых научных конференциях КНЦ РАН (г. Казань, - гг. Всесоюзном научно-техническом совещаниях “Динамика и прочность автомобиля” (г. Москва, , гг. IX Всесоюзной школе-семинаре “Методы конечных и граничных элементов в строительной механике” (МКЭ-) (г. Челябинск, г. ВДНХ СССР “Программное обеспечение инженерных расчетов в САПР машиностроения” (г. Москва, г. Казань, г. КГУ (г. Казань, г. II республиканской научной конференции молодых ученых и специалистов (г. Казань, г. Содержание работы изложено в печатных работах [-]. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 9 наименования; содержит 8 страниц, 7 таблиц, рисунков. В первой главе рассматривается общая схема расчета тонкостенных конструкций, обосновывается выбор метода расчета. Даются краткие обзоры применения метода конечных элементов к расчету тонкостенных конструкций и методов автоматизированной генерации сетки конечных элементов. Формулируются требования, которым должно удовлетворять программное обеспечение МКЭ. Во второй главе приводятся формулировки использованных конечноэлементных аппроксимаций, приводятся материалы подробного тестирования плоского конечного элемента тонкой оболочки. Дается описание метода Холецкого в варианте Краута для решения систем линейных алгебраических уравнений и обсуждаются способы его эффективной реализации, подробно разбирается метод учета линейных кинематических связей при блочно-профильной структуре данных. В третьей главе дается описание структуры и возможностей ППП РКМ для расчета широкого класса конструкций. Подробно излагается методика интерактивной графической генерации расчетных схем в среде САПР. В четвертой главе приводятся примеры применения ППП РКМ к расчету НДС и колебаний ряда реальных конструкций. В заключении сформулированы основные результаты и выводы выполненной диссертационной работы. Работа выполнена в Казанском филиале Института проблем информатики РАН под руководством к. Я.З. В.И. Лукашенко. ГЛАВА 1. Введение. Расчет конструкций сводится обычно к решению задач с неизвестными функциями одной или многих переменных. В качестве неизвестных функций фигурируют компоненты перемещений, деформаций и напряжений в объеме тела или внутренние усилия в поперечных сечениях элементов стержневых систем, погонные усилия в пластинах и оболочках и т. Решение задачи заключается в интегрировании системы дифференциальных уравнений, описывающих условия, которым должны удовлетворять неизвестные функции в объеме тела. Точно проинтегрировать системы дифференциальных уравнений удается только для узкого круга задач. Многие сложные практически важные задачи вообще невозможно решить таким образом из-за трудностей аналитических представлений. В случаях, когда конструкция имеет сложную геометрическую форму или нерегулярную структуру, сложные граничные условия или сложный характер нагружения применение аналитических методов чрезвычайно затруднено. Поэтому при расчете сложных инженерных конструкций и их элементов необходимо использовать различные приближенные методы решения краевых задач механики деформируемых тел. В настоящее время широкое распространение при решении краевых задач механики деформируемых тел получили вариационные методы (Ритца, Треффца, Васидзу и т. Бубнова-Галеркина, метод конечных разностей и метод конечных элементов, ^метод прогонки и т.