LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Будівництво → Автоматизація нелінійного розрахунку складних просторових систем споруд методом скінченних елементів

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНий УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ







Слободян Ярослав Омелянович




УДК 004.896: 624.04





автоматизація нелінійного розрахунку

складних просторових систем споруд

методом скінченних елементів




05.13.12 – системи автоматизації проектувальних робіт





Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук


Київ – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському національному університеті

будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор

Баженов Віктор Андрійович,

Київський національний університет

будівництва і архітектури, перший проректор.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Синявський Олександр Леонідович,

Києво-Могилянська академія,

професор кафедри мережних технологій;

доктор технічних наук, професор

Лантух-Лященко Альберт Іванович,

Національний транспортний університет,

професор кафедри мостів і тунелів;

доктор технічних наук, професор

Киричевський Віктор Володимирович,

Запоріжський національний університет,

завідувач кафедри математичного аналізу.

Провідна установа:Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, відділ математичних методів і програмних засобів прикладної математики.

Захист відбудеться " 13 " жовтня 2005 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.01 у Київському національному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03680, Київ, Повітрофлотський проспект, 31.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03680, Київ, Повітрофлотський проспект, 31.


Автореферат розісланий " 12 " вересня 2005 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.т.н, доцент С.В. Цюцюра


Загальна характеристика роботи


Актуальність теми. Робота базується на новому методі дослідження складних технічних об'єктів, який знаходиться на стику теоретичних і експериментальних підходів, з використанням сучасних комп'ютерних технологій автоматизованого проектування. Новий підхід включає ряд послідовних взаємозалежних етапів дослідження: створення математичного забезпечення аналізу і синтезу проектних рішень та програмного забезпечення у системі автоматизованого проектування (САПР) об'єктів будівництва на основі адекватної і ефективної математичної моделі та чисельного методу нелінійного аналізу; проведення комплексу чисельних досліджень; узагальнення результатів досліджень; отримання оптимальних проектних рішень. У результаті розвитку комп'ютерних технологій цей стиль теоретичного чисельного аналізу трансформувався в нову інформаційну технологію дослідження у вигляді чисельного експерименту. Ідеологія автоматизованого проектування і чисельного експерименту є методологічним фундаментом даної роботи.

Одним із основних етапів роботи є розробка адекватної математичної моделі об'єкта дослідження. Математична модель є традиційним інструментом теоретичного дослідження. Проте застосування нової запропонованої в роботі комп'ютерної технології дослідження суттєво підвищує можливості цього інструмента і вимоги до нього. Адекватність моделі визначається тим, наскільки задовільно вона відображає якісні і кількісні характеристики об'єкта дослідження.

Просторові пластинчаті і стержневі системи та їхні комбінації є широко розповсюдженими несучими конструктивними системами сучасних складних будівельних об'єктів різного призначення в звичайних та складних (70% території України) грунтових умовах. Це пояснюється їхньою високою міцністю, значною жорсткістю і порівняно малою вагою. Розвиток сучасних будівельних об'єктів характеризується збільшенням інтенсивності силових та деформаційних навантажень. У сполученні з прагненням до зниження матеріалоємності це приводить до розгляду проектних рішень, які в процесі експлуатації допускають деформації і напруження у системах споруда-основа, що перевищують їх умовно пружні значення. У таких системах протікають процеси, характерні для нелінійних механічних систем, у яких в залежності від параметрів навантажень реалізуються принципово різні режими деформування. Процес деформування може супроводжуватися порушенням контакту споруди і основи, що приводить до різкої зміни просторової конфігурації статичного стану, що суттєво змінює традиційні уявлення про розподіл напружень і деформацій у системі.

Розглянутий клас об'єктів має суттєво просторовий характер роботи, особливо, при "екзотичних" режимах деформаційних навантажень у вигляді кривизни опуклості (увігнутості), ступінчатих деформацій земної поверхні. Тому дослідження виділеного класу об'єктів необхідно проводити в просторовій постановці.

Існуючі численні математичні моделі і методи аналізу споруд в складних ґрунтових умовах, як правило, реалізовані в рамках плоскої постановки. Ряд найважливіших для теорії і практики задач у просторовій постановці ще не вирішені, або отримані результати за спрощеними чисельними моделями, а також із застосуванням "домашинних" методів досліджень не можуть задовольняти сучасним вимогам точності результатів.

Створення сучасного математичного і програмного забезпечення автоматизованого проектування на основі універсальної, адекватної і ефективної математичної моделі, чисельного методу нелінійного аналізу складних просторових систем споруд на деформованій основі, що забезпечують суттєве уточнення існуючих моделей і методів аналізу, прийняття оптимальних проектних рішень, представляє серйозну і актуальну наукову проблему САПР об'єктів будівництва в складних ґрунтових умовах, що має важливе народногосподарське значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами.Дослідження виконані відповідно до плану науково-дослідних робіт Київського національного університету будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України на 2002-2004 р., зокрема, по темі "Теорія і методи дослідження динамічних хвильових процесів деформування, механізмів руйнування та втрати стійкості просторових конструкцій" (номер державної реєстрації 0102U000928).

Мета і задачі досліджень. Мета роботи – створення, адекватної і ефективної математичної моделі, універсального методу нелінійного аналізу у складі сучасного програмного забезпечення САПР об'єктів будівництва в звичайних і складних ґрунтових умовах на основі методу скінченних елементів (МСЕ), суперелементів, шагового методу навантаження та методу оптимізації з єдиним законом деформування матеріалів конструкцій та ґрунтів; встановлення на основі чисельного аналізу у САПР загальних закономірностей деформування у всьому діапазоні силових і деформаційних навантажень у процесі зведення, експлуатації і реконструкції