2.2 Спдс GraphiCs
СПДС GraphiCS – приложение, предназначенное для разработки проектно-технической документации в строгом соответствии с требованиями СПДС.
Элементы оформления, для удобства оформления проектной документации графическими обозначениями элементов ГОСТ соответствуют объектам СПДС, расположенным на панели. Инструменты на главной панели и ленте сгруппированы по назначению.Средства редактирования позволяют пользователю легко менять графическое отображение объекта в соответствии с требованиями ГОСТ. Все объекты СПДС используют специальный векторный шрифт, соответствующий единой системе конструкторской документации ГОСТ 2.304–81.
В сочетании с элементами оформления чертежа, утилиты оформления упрощают работу проектировщика.
Помимо упрощений черчения реализован прочностной расчет прямой балки постоянного сечения и вычисление геометрических характеристик замкнутого сечения.
СПДС GraphiCS обладает рядом сервисных функций, предоставляющих инструменты для управления поведением объектов:
- масштабирование;
- менеджер объектов;
- настройки СПДС
Специализированные возможности обеспечиваются уникальным набором инструментов, позволяющих создавать пользовательские объекты, управлять их поведением и передавать данные в табличные формы. Среди этих инструментов: группа объектов, мастер объектов, позволяющий создавать пользовательские объекты, универсальный маркер, редактор форм, связь данных чертежа с табличными формами.
2.3 SCAD Office
SCAD Office является набором программ, с помощью которых выполняются прочностные расчеты и проектируются строительные конструкции разных видов и направлений. В этот набор входят несколько различных программных модулей:
Вычислительный комплекс Structure CAD (ВК SCAD) – это универсальная расчетная система анализа работы конструкций, направленная на решение задач проектирования зданий и сооружений сложной структуры.
Вспомогательные программы – их задача упрощать и ускорять работу в SCAD, а также обеспечивать формирование и расчет геометрических характеристик различного вида сечений стержневых элементов (Конструктор сечений, КОНСУЛ, ТОНУС, СЕЗАМ), определение нагрузок и воздействий на проектируемое сооружение (ВЕСТ), вычисление коэффициентов постели при расчете конструкций на упругом основании (КРОСС), импорт данных из архитектурных систем и формирование укрупненных моделей (ФОРУМ).
Проектно-аналитические программы КРИСТАЛЛ, КАМИН, АРБАТ – экспертиза и расчет элементов стальных и железобетонных конструкций в соответствии с требованием нормативной документации.
Проектно-конструкторские программы КОМЕТА и МОНОЛИТ – разработка конструкторской документации на стадии детальной проработки проектного решения.
Модульная структура позволяет сформировать конфигурацию программы SCAD для каждого отдельного пользователя так, что она будет максимально соответствовать его потребностям по классу решаемых задач, средствам создания расчетных схем, анализу и документированию результатов расчета.
Вычислительный комплекс SCAD дает возможность определить напряженно-деформированное состояние конструкций от статистических и динамических воздействий, а также выполнить ряд функций проектирования элементов конструкций. Комплекс SCAD снабжен модулями анализа прочности и подбора сечений элементов стальных конструкций, а также арматуры в элементах железобетонных конструкций.
В основу разработки проектно-аналитических программ SCAD положен принцип ориентации на строгое и, по возможности, полное выполнение требований, представленных в нормах по проектированию конструкций.
Проектно-конструкторские программы служат для разработки конструкторской документации на стадии детальной проработки проектного решения.
Расчетный анализ любой конструкции в программе SCAD начинается с попытки установить, что именно в рассматриваемом случае является существенным, а чем можно пренебречь. Такого рода упрощение задачи производится всегда, поскольку выполнение расчета с учетом всех свойств реальной конструкции возможно лишь с определенной степенью приближения.
Реальная конструкция, освобожденная от всех несущественных особенностей и представленная в связи с этим в некоторой идеализированной форме, называется расчетной схемой. Некоторые методы схематизации получили широкое распространение и имеют общий характер, другие методы схематизации вполне конкретны и связываются с каждой рассматриваемой задачей. Однако во всех случаях выбор расчетной схемы является важнейшим элементом анализа, одной из наиболее характерных черт инженерного искусства и характеризует уровень профессионального мастерства расчетчика.
Следует иметь в виду, что на ранних стадиях создания расчетной схемы в программе SCAD следует принять решение о том, будет ли расчет выполняться как линейный или как нелинейный, следует ли учитывать силы инерции и выполнять динамический расчет или можно ограничиться статическим анализом.
Все эти особенности ожидаемого поведения конструкции сказываются на выборе расчетной схемы, например, при определении возможных степеней свободы или при схематизации нагрузок, действующих на систему.[17]
2.3 APM CivilEngineering
APM CivilEngineering — CAD/CAE система автоматизированного проектирования строительных объектов гражданского и промышленного назначения. Эта система в полном объеме учитывает требования государственных стандартов и строительных норм и правил, относящиеся как к оформлению конструкторской документации, так и к расчетным алгоритмам. Главное меню представлено на рисунке 2.2.
APM CivilEngineering обладает широкими функциональными возможностями для создания моделей конструкций, выполнения необходимых расчетов и визуализации полученных результатов. Использование этих возможностей позволит сократить сроки проектирования и снизить материалоемкость строительного объекта, а также уменьшить стоимость проектных работ и строительства в целом.
Рисунок 2.2 – Главное меню APM CivilEngineering
Далее рассмотрим модуль, входящий в данное программное обеспечение - APM Structure3D. APM Structure3D предназначен для комплексного анализа трехмерных конструкций произвольной формы. С его помощью можно методом конечных элементов выполнить прочностной расчет произвольно закрепленных моделей, включающих стержневые, тонкие пластинчатые и объемные твердотельные элементы конструкций (включая сборки), а также канаты и произвольные комбинации всех перечисленных выше элементов. Исходные упруго-деформационные характеристики элементов при этом могут быть линейными, а также геометрически и физически нелинейными. Пример работы представлен на рисунке 2.3.
Анализ полученных результатов и последующая модификация позволяет выбрать наилучшие конструктивные решения, оптимальные по весу и стоимости.
Рисунок 2.3 – Рабочее окно APM Structure 3d
Рассмотрим функциональные возможности APM Structure 3d.
Линейные решения:
расчет напряженно-деформированного состояния;
расчет критических сил и форм потери устойчивости;
тепловой расчет;
расчет термоупругости.
Нелинейные решения:
расчет напряженно-деформированного состояния с учетом геометрической нелинейности;
расчет критических сил и форм потери устойчивости;
расчет напряженно-деформированного состояния с учетом физической нелинейности;
расчет напряженно-деформированного состояния для случая контактного взаимодействия.
Динамический анализ:
определение частот и форм собственных колебаний, в том числе с предварительным нагружением;
расчет вынужденных колебаний – определение поведения системы при заданном законе изменения вынуждающей нагрузки от времени с анимацией колебательного процесса;
расчет на вибрацию оснований.
Результатами расчетов являются:
распределение эквивалентных напряжений и их составляющих, а также главных напряжений;
распределение линейных, угловых и суммарных перемещений;
распределение деформаций по элементам конструкции;
карты распределения и эпюры внутренних усилий;
распределение усилий в контактной зоне;
коэффициент запаса устойчивости и форма потери устойчивости;
распределение коэффициентов запаса и числа циклов по критерию усталостной прочности;
распределение коэффициентов запаса по критериям текучести и прочности;
распределение температурных полей и термонапряжений;
координаты центра тяжести, вес, объем, площадь поверхности, моменты инерции модели, а также моменты инерции, статические моменты и площади поперечных сечений;
реакции в опорах, а также суммарные реакции, приведенные к центру тяжести модели конструкции.
Входные данные и результаты расчета можно вывести в тестовый файл формата RTF, пригодный для последующего редактирования.
При создании модели строительного объекта можно использовать следующие типы конечных элементов:
cтержневые – произвольных поперечных сечений;
гибкие элементы – канаты;
пластинчатые – треугольные и четырехугольные;
оболочечные;
твердотельные – изопараметрические четырехузловые, шестиузловые и восьмиузловые;
специальные элементы: упругие связи, упругие опоры, контактные элементы, сосредоточенные массы и моменты инерции.
Нагрузки и воздействия:
сосредоточенные силы и моменты (постоянные и переменные во времени);
распределенные нагрузки по длине, площади и объему (постоянные и переменные во времени);
нагрузки, заданные линейным и/или угловым перемещением (постоянные и переменные во времени);
снеговые, ветровые и сейсмические (по СНиП), с учетом распределенных и сосредоточенных масс, линейных и вращательных степеней свободы;
давление гидростатического типа;
давление контактного типа;
расчетные сочетания усилий (РСУ);
центробежные (заданные линейным и/или угловым ускорением);
гравитационные;
температурные градиенты.
Для моделирования реального нагружения модели конструкции возможно использовать произвольные комбинации перечисленных выше нагрузок.
Дополнительные возможности:
внецентренное соединение стержневых элементов модели конструкции;
шарнирное соединение элементов конструкции;
освобождение связей стержневого элемента в узле;
задание совместных перемещений;
импорт/экспорт сетки конечных элементов (BDF/DAT, SFM);
введение локальной системы координат в узле;
расчет кручения в стержневых элементах;
интерактивное полуавтоматическое разбиение на конечные элементы;
наличие операции генерации узлов металлоконструкций.[15]
Выводы по главе
Как показано выше, у каждой программы есть свои достоинства и недостатки. Каждая из них дает широкий спектр возможностей, необходимых проектировщику и инженеру. Для своей работы, мною была выбрана программа APM CivilEngineering, так как ее интерфейс был для меня наиболее понятен и легок в освоении. Также, причиной моего выбора, послужила доступность данного продукта для студентов СКГМИ. Значения, полученные в ходе работы программы, являются достаточно точными, для построения реальных сооружений.