|
69 которые не являются чисто вариационными, а эквивалентны методу Галеркина, являющемуся, как и метод наименьших квадратов, частной формой метода невязок. Современный МКЭ снабжен всеми атрибутами «серьезной теории», основанной на применении абстрактной математики и теории сплошных сред. Детальное описание МКЭ содержится в многочисленных литературных источниках [89, 94, 123, 182, 196, 201, 248, 260]. Этот метод выбран далее в качестве основного инструмента исследования в настоящей работе. Большинство существующих и традиционно используемых в строительной отрасли программ основано на МКЭ (Lira Windows, SCAD, MicroFe, «FEM models» и др.). Они различаются интерфейсом, функциональными возможностями, библиотеками конечных элементов, ориентацией на определенные классы задач. Реализация расчетов в них отличается возможностями построения геометрии сооружения, моделирования реальных свойств материалов конструкций зданий, фундаментов и грунтов, процесса разрушения материалов. Они реализованы как интегрированные системы прочностного анализа и проектирования строительных конструкций, позволяющие определять напряженно-деформированное состояние объектов на действие статических и динамических нагрузок, а также выполнять ряд функций проектирования. Для формирования геометрической модели в комплексах предусмотрена широкая гамма средств. Но в основном, эти программные комплексы предназначены для процесса проектирования новых зданий и сооружений, а не для анализа поведения существующих объектов при изменении условий их эксплуатации, при наличии в них дефектов, трещин. В данных программных комплексах реализованы строительные нормы и правила, действующие на данный момент времени. От версии к версии эти программные комплексы совершенствуются, предоставляя проектировщику все большие возможности. В частности, они предоставляют пользователям процедуры для расчета зданий и сооружений в контакте с основаниями. Но обычно эти процедуры состоят в вычислении обобщенных характеристик естественных или искусственных оснований. Кроме того, существуют универсальные многоцелевые пакеты проектиро |
вариационными, а эквивалентны методу Галеркина, являющемуся, как и метод наименьших квадратов, частной формой метода невязок. Современный МКЭ снабжен всеми атрибутами «серьезной теории», основанной на применении абстрактной математики и теории сплошных сред. Детальное описание метода конечных элементов содержится в многочисленных литературных источниках [43, 46, 91, 130, 139, 141, 158, 159]. Этот метод выбран далее в качестве основного инструмента исследования в настоящей работе. Большинство существующих и традиционно используемых в строительной отрасли программ основано на методе конечных элементов (Lira Windows, SCAD, MicroFe, «FEM models» и др.). Они различаются интерфейсом, функциональными возможностями, библиотеками конечных элементов, ориентацией на определенные классы задач. Реализация расчетов в них отличается возможностями построения геометрии сооружения, моделирования реальных свойств материалов конструкций зданий, фундаментов и грунтов, процесса разрушения материалов. Они реализованы как интегрированные системы прочностного анализа и проектирования строительных конструкций, позволяющие определять напряженно-деформированное состояние объектов на действие статических и динамических нагрузок, а также выполнять ряд функций проектирования. Для формирования геометрической модели в комплексах предусмотрена широкая гамма средств, таких как функции создания схем по параметрическим прототипам конструкции, генерации сеток элементов на плоскости и в пространстве, копирование фрагментов схем, сборки из подсхем и групп, различные функции геометрических преобразований. Но в основном, эти программные комплексы предназначены для процесса проектирования новых зданий и сооружений, а не для анализа поведения существующих объектов при изменении условий их эксплуатации, при наличии в них дефектов, трещин. В данных программных комплексах реализованы строительные нормы и правила, действующие на данный момент времени. От версии к версии эти программные комплексы совершенствуются, 66 предоставляя проектировщику все большие возможности. В частности, они предоставляют пользователям процедуры для расчета зданий и сооружений в контакте с основаниями. Но обычно эти процедуры состоят в вычислении обобщенных характеристик естественных или искусственных оснований. Кроме того, существуют универсальные многоцелевые пакеты проектирования и анализа (ANSYS, NASTRAN, COSMOS, LS-DYNA, STAAD, GTSTRUDL и др.), которые строятся по модульному принципу с универсальными информационными и управляющими связями между модулями. Это гибкие и удобные системы численного моделирования для широкого круга отраслей производства, в том числе и строительства, позволяющие выполнять полноценный анализ своих проектных разработок и тем самым добиваться максимальной эффективности затрат на вычислительную технику и программные средства. Программа конечно-элементного анализа ANSYS [11» 188], разработанная Дж. Свенсоном и сотрудниками фирмы Swanson Analysis Systems Incorporated (SASI) в 1970 году, является универсальной и, на нашь взгляд, одной из самых мощных современных программ. Универсальность программы заключается в том, что ее можно использовать при решении широкого круга технических теплофизики гидромеханики и др. АШУЗ является средством, с помощью которого можно создавать компьютерные модели большой размерности и исследовать отклики на воздействия различной физической природы. Задачи большой размерности совершенно естественно возникают при анализе трехмерных проблем механики сплошной среды. Далее именно этот комплекс выбран в качестве основного средства анализа поведения системы «здание-фундамент-основание», и выбор этот обусловлен следующими его возможностями. Наиболее существенным достоинством АЫ8У8 является то, что он имеет встроенный язык параметрического проектирования (АРБЬ), который расширяет возможности программы за пределы традиционного конечноэлементного анализа позволяет управлять вводом исходных данных, 67 |