ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «BGITAFEM» В НИР И НИРС
Серпик И.Н., Алексейцев А.В. (БГИТА, г. Брянск, РФ)
The main features of the software package «BGITAFEM» and the experience of its use in the work of the scientific school «Mechanics, computer-aided design and hardening of bearing structures» are described.
Описываются основные возможности программного комплекса «BGITAFEM» и опыт его применения в рамках работы научной школы «Механика, автоматизированное проектирование и упрочнение несущих систем».
На кафедре «Механика» БГИТА активно выполняются научно-исследовательские работы по созданию новых методов и алгоритмов для конечно-элементного анализа и оптимального проектирования строительных несущих систем. В этих разработках принимают участие преподаватели кафедры, аспиранты и студенты. Реализация предлагаемых вычислительных процедур главным образом выполняется в рамках программного комплекса конечно-элементного анализа «BGITAFEM» с решателями «DIVLOC» и «SEGMENT»[1-4].
Приведем основные возможности этого программного комплекса.
1. Анализ напряженно-деформированного состояния стержневых, пластинчатых и оболочечных несущих конструкций при статических и динамических воздействиях на основе метода конечных элементов:
- статические расчеты на основе методов редкозаполненных матриц с введением до 2 млн. узловых переменных;
- расчеты частот и форм собственных колебаний;
- расчеты переходных динамических процессов;
- расчеты полигармонических колебаний.
2. Оптимизация конструкций:
- возможность варьирования до 200 параметров несущей системы;
- выбор профилей из сортамента металлопроката;
- выбор размеров и форм составных сечений, скомпонованных из прямоугольников;
- выбор профилей переменного сечения;
- выбор толщин пластин и оболочек;
- возможность структурной оптимизации;
- возможность получения нескольких рациональных альтернативных проектов.
2. Удобная система препроцессорного и постпроцессорного анализа:
- автоматизация процесса формирования конечно-элементной модели;
- визуалилизация системы конечных элементов и результатов решения поставленных задач;
- система документирования на основе использования серверов автоматизации COM+ для приложений Microsoft Office.
Программный комплекс позволяет решать поставленные научные задачи на современном уровне. Важной особенностью системы «BGITAFEM» является ее модульность и открытость для включения новых расчетных процедур. Комплекс имеет дружественный интерфейс, интерактивную систему препроцессора и постпроцессора. Примеры работы постпроцессора при визуализации поля эквивалентных напряжений пластинчато-стержневой системы и эпюры изгибающих моментов стержневой конструкции показаны на рисунках 1 и 2.
Рисунок 1 – Пользовательский интерфейс «BGITAFEM»
Рисунок 2 – Эпюра изгибающих моментов в арке
В настоящее время на кафедре разрабатываются итерационные схемы для оптимального синтеза плоских железобетонных рам и решения с помощью метода предельного равновесия задач расчета и оптимизации пространственных стержневых систем. Анализируются вопросы конструктивной безопасности строительных объектов. Значительная часть этих исследований связана с выполнением аспирантами и докторантами диссертационных работ, а также с проведением НИРС.
Литература
1. Серпик, И.Н. Программный комплекс моделирования работы тонкостенных несущих конструкций с использованием многосеточного алгоритма раздельных и налагающихся местных деформаций [Текст] / И.Н. Серпик, А.А. Голоян, Л.И. Евельсон. – ГосФАП РФ, 1997. – Рег. №50970000011. – 9 с.
2. Серпик, И.Н. Высокопроизводительные многосеточные алгоритмы строительной механики тонкостенных конструкций: Научное издание [Текст] / И.Н. Серпик. – М.: Издательство АСВ, 2005. – 240 с.
3. Алексейцев, А.В. Препроцессорный и постпроцессорный анализ в расчетах и оптимальном проектировании несущих систем [Текст] / А.В. Алексейцев, И.Н. Серпик // Сб. науч. тр. к конф. «Вклад ученых и специалистов в национальную экономику». – БГИТА, Брянск, 2005. – С. 219-222.
4. Серпик, И.Н. Генетические алгоритмы оптимизации металлических строительных конструкций: Монография [Текст] / И.Н. Серпик, А.В. Алексейцев, А.А. Лелетко // Под общ. ред. Серпика И.Н. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2010. – 187 с.