3.2. Общие правила моделирования

Общие правила моделирования неоднократно служили темой исследований, а их авторы выдвигали разнообразные принципы построения расчетных моделей. В настоящее время можно выделить пять принципов – три принципа Герсеванова Н.М., а также четвертый и пятый - принципы Перельмутера А.В. и Сливкера В.И для создания расчетных моделей сооружений:

1) методы расчета должны исходить из форм разрушений и деформаций, подтвержденных опытом строительной практики;

2) расчетная гипотеза, которая может быть довольно условной, должна ставить конструкцию в менее благоприятные условия, чем те, в которых находится реальная конструкция;

3) набор расчетных гипотез должен обеспечивать не только прочность и устойчивость, но и экономичность конструкции;

4) целесообразно иметь не одну модель, а их систему, каждая из которых имеет свои границы применения;

5) модель должна не только правильно и полно отражать работу реального объекта, но и быть настолько простой, чтобы расчет не становился чрезмерно громоздким.

Особую роль при конструировании моделей играют базовые модели конструкций и их элементов (стержень, пластина, оболочка и т.п.), от точности описания которых во многом зависит точность получаемого результата.

Переход от конструкции к расчетной схеме, составленной из базовых моделей, чаще всего осуществляется на интуитивном уровне и первым мотивом, положенным в основу такого перехода, служат геометрические соображения («похожесть» формы). При этом следует иметь более-менее полное представление о работе конструкции. Например: сплошное тело заменяется его стержневым аналогом, «размазывание ребер», замена сквозной решетчатой конструкции некоторым континуальным объектом, форма которого похожа на конструкцию лишь в среднем.

Вторым мотивом, играющим также фундаментальную роль в переходе к расчетной схеме, является выбор одной из стандартизированных идеализаций свойств материала (упругого, пластического, сыпучего и т.п.). Эти свойства также представлены заранее изученными на основе многочисленных экспериментальных данных моделями. Здесь следует помнить, что уровень изученности какого-либо конкретного объекта не всегда позволяет на нормативном уровне моделировать реально наблюдающиеся процессы. В таком случае следует проводить сравнение результатов на более точной и менее точной моделях.

Все неопределенности и волевые решения, принимаемые при выборе расчетной схемы, однозначно должны быть приняты в «запас надежности» (типичный пример – завышение нагрузок). Однако имеются классы задач, для которых обоснование мажорантности модели серьезно затруднено. В этом случае необходимо проведение детальных исследований поведения системы с подробным рассмотрением механизма ее работы.

Типичным примером может служить широко применяемое правило завышения нагрузок для получения более надежных решений.

Особо внимательного отношения к конструированию расчетной модели требуют задачи оптимального проектирования. Это связано с тем, что в таких задачах заранее не известно соотношение параметров отдельных элементов расчетной модели. И решение может достигаться на значениях, далеко выходящих за пределы области, где справедливы принятые расчетные предпосылки.

Выполнение анализа результатов расчета сильно облегчается при использовании наглядных и простых моделей, для которых накоплен большой опыт применения, и ожидаемые результаты легко предсказываются.