3.4.2. Структура пк ліра
Узагальнена схема функціонування, зображена на рис. 8.4, демонструє структуру та взаємодію основних частин програмного комплексу.
Система ЛІР- ВІЗОР – графічне середовище користувача
Система разом із процесорами утворює єдиний інтерактивний комплекс, що дозволяє сформувати модель і виконати розрахунок на статичні навантаження та динамічні впливи, представити результати у зручній для користувача формі. Це багатовіконна система, що дозволяє:
формувати розрахункові схеми об’єктів, використовуючи типові структури – стержні, ферми, рами, пластини, оболонки, об’ємні тіла різної конфігурації;
вводити вихідні параметри моделі;
використовувати окремі вікна для кожного з чотирьох режимів роботи:
початкового завантаження задачі;
формування розрахункової схеми;
візуалізації результатів розрахунку;
документування;
працювати із задачею одночасно в кількох вікнах різних режимів, що дозволяє швидко аналізувати результати розрахунку і вносити необхідні зміни в розрахункову схему,використовуючи візуальне представлення результатів попереднього розрахунку;
організувати розрахунок, викликавши лінійний і нелінійний процесор;
забезпечити можливість паралельної роботи з кількома задачами;
формувати нові розрахункові схеми шляхом копіювання та зборки із фрагментів схем, підготовлених раніше;
керувати відображенням на екрані розрахункових схем та результатів розрахунку;
взаємодіяти з файлами, вікнами та системою контексно - залежної допомоги в середовищі Windows.
Рис. 3.4. Структура ПК ЛІРА
ЛІР-ВІЗОР може підтримувати понад двісті різноманітних варіантів завантажень, дозволяючи після проведення розрахунку переглядати результати окремо по кожному з них. Інтерактивне графічне середовище надає зручні та наочні можливості для задання різноманітних статичних і динамічних навантажень на вибрані вузли та елементи розрахункової схеми.
Для описання динамічних завантажень задається додаткова інформація, що включає вид динамічного впливу (сейсміка, вітер, удар і т.п.), число враховуваних форм коливань та ряд інших параметрів, від яких залежить результат розрахунку.
Важливим елементом розрахунку, необхідним при використанні результатів для конструювання, є автоматизований вибір розрахункових сполучень зусиль при спільній дії кількох завантажень. Потрібні для цього дані задаються у спеціальній таблиці РСЗ. При цьому призначається вид завантаження, тривалість його дії та набір коефіцієнтів, з якими його варто враховувати у розглядуваній комбінації.
Користувач може також замість режиму РСЗ використовувати режим розрахункових сполучень навантажень (РСН) - у цьому випадку він сам призначає типи РСН і коефіцієнти, з якими відповідні навантаження у них входять.
У ПК ЛІРА реалізована можливість роботи із суперелементною розрахунковою моделлю. Вибір членування схеми на суперелементи чи тільки на скінченні елементи залишається за користувачем.
Використання суперелементів доцільне у таких випадках:
передбачувана розмірність задачі при скінченно-елементному членуванні перевершує можливості комп'ютера (пам'ять, швидкодія, погана обумовленість матриці);
в задачі міститься велика кількість ідентичних конструктивних елементів (панелі, об'ємні блоки і т.п.);
в задачі наявні типові конструктивні елементи, які вже були сформовані для об'єктів, що були розраховані раніше;
в задачі є локальне зосередження елементів, що нелінійно деформуються.
Бувають випадки, коли задача містить декілька різних об'єктів, що відрізняються матеріалами, набором скінченних елементів, геометрією і т.п. Це, наприклад, силосний комплекс, з'єднаний галереями, що опирається на плиту на пружній основі. Представлення такого об'єкту у вигляді скінченно-елементної схеми призводить до дуже великої розмірності задачі, а розчленування його на суперелементи може істотно її зменшити. У цьому випадку розрахункова модель може складатися з трьох типів суперелементів: перший - плита на пружній основі, другий - силосна башта і третій - конструкція галереї.
Ще приклад. При розрахунку панельних будинків дрібне членування кожної панелі призводить до великої розмірності задачі, а застосування суперелементів дозволяє істотно знизити вплив розмірності подібних задач на швидкість їх виконання. При цьому варто врахувати й те, що кількість типів суперелементів у таких задачах, зазвичай, невелика.
Істотного скорочення часу розрахунку можна досягти при розв’язуванні нелінійних задач, у яких наявні крупні включення, що лінійно деформуються. Наприклад, складні будівлі (панельні чи каркасні будинки, силосні башти, резервуари), що опираються на пружну основу. Для таких будівель врахування нелінійної роботи основи має істотне значення. У цьому випадку наземну будівлю необхідно оголосити суперелементом, матриця жорсткості якого на кожному кроці нелінійного розрахунку залишається незмінною.
При використанні суперелементної моделі конструкції основна розрахункова схема членується на декілька розрахункових схем, які називаються схемами суперелементів. Вузли стикування суперелементів з основною схемою називаються супервузлами.
Якщо у схемі є одинакові суперелементи, то кількість обчислень можна істотно скоротити, якщо виконати всі обчислення для одного з них і отримані результати використати для решти суперелементів цього ж типу. Такий підхід справедливий і у тому випадку, коли суперелементи одного типу по-різному орієнтовані щодо глобальної системи координат основної схеми.
Протягом всього етапу створення розрахункової схеми користувач має можливість використовувати режим скасування операцій, а також велику кількість фільтрів, які дозволяють переглядати і корегувати групи елементів за різними ознаками. Після завершення етапу створення розрахункової схеми ЛІР-ВІЗОР здійснює загальний контроль повноти та коректності розрахункової схеми, після чого передає управління розрахунковому процесору.
У випадку успішного розв’язання задачі на диску створюються набори робочих файлів із результатами і стає доступним режим візуалізації результатів розрахунку. У цьому режимі користувач має можливість переглядати, аналізувати та документувати отриманий результат. На екрані можна бачити деформовану розрахункову схему. При аналізі напруженого стану для стержневих елементів можуть бути побудовані епюри будь-якого із зусиль, що виникають у поточному завантаженні. Для пластин, оболонок і тривимірних тіл результати представляються у вигляді кольорових ізополів напружень, у яких кожний колір відповідає певному діапазону значень.
У випадку динамічного завантаження результат представляється у вигляді набору окремих складових, кількість яких від числа замовлених форм коливань і виду динамічного розрахунку. Передбачена також візуалізація анімації форм власних коливань конструкції.
На кожному етапі аналізу та синтезу є можливість вести документування задачі. Документи можуть формуватися як у графічній, так і в табличній формі.
Лінійний процесор ЛІР- ЛІН
Виконує власне розрахунок, що включає процедури:
складання системи лінійних рівнянь;
формування векторів навантаження;
реалізація граничних умов;
розв”язок системи лінійних рівнянь;
визначення компонентів напружено-деформованого стану;
обчислення розрахункових сполучень зусиль;
оцінка міцності за різними теоріями;
визначення розрахункових сполучень завантажень.
Нелінійний процесор ЛІР- СТЕП
Цей процесор виконує розрахунок фізично та геометрично нелінійних систем кроковим методом. По ходу розрахунку користувач отримує текстову, цифрову та графічну інформацію про збільшення переміщень, появу тріщин, утворення пластичних шарнірів і т.п.
Процесор МОНТАЖ
Дозволяє змоделювати процес зведення конструкції, коли на різних етапах з’являються чи видаляються елементи. Вихідною позицією для кожного етапу зведення є напружено-деформований стан попереднього етапу з доданими елементами та навантаженнями. Врахування видалених елементів моделюється прикладенням вузлових зусиль у них із протилежним знаком до решти конструкції. НДС змонтованої конструкції відображає історію її зведення з урахуванням „заморожених” напружень на різних етапах.
Система ПЕРЕРІЗ
Система дозволяє сформувати переріз довільної форми (включаючи параметричні прототипи, стандартні прокатні профілі), визначити всі геометричні характеристики (включаючи визначення крутних і зсувних характеристик, центра згину) та побудову ізополів напружень.
Система проектування залізобетонних конструкцій ЛІР-АРМ може функціонувати після закінчення роботи процесора, коли сформовані файли переміщень, зусиль, РСЗ чи РСН. Система призначена для визначення армування в стержневих і пластинчастих елементах, а також для перевірки заданого армування.
Для визначення армування в елементах розрахункової схеми розроблені різні модулі армування: СТРИЖЕНЬ, БАЛКА-СТІНКА, ПЛИТА, ОБОЛОНКА.
Модуль армування СТРИЖЕНЬ здійснює підбір і перевірку арматури в стрижньових елементах різних форм перерізу: прямокутник, тавр з полицею внизу, тавр з полицею вгорі, двотавр, кільце, круг, хрестовий переріз, кутник, тавр зі зміщеною стінкою (полиця внизу або вгорі).
Розрахунок виконується за першою (на міцність) і другою (на тріщиностійкість) групами граничних станів.
Реалізовано декілька режимів роботи модуля:
режим 1 – підбирається поздовжня арматура, розподілена по кожній грані перерізу, і умовна поперечна арматура на погонний метр;
режим 2 – для кожного перерізу підбирається дискретна арматура (діаметри та кількість стержнів);
режим 3 – підібрана дискретна арматура „ув’язується” по довжині стержня;
режим 4 – для елементів типу „ригель” і „колона” в автоматичному режимі виконується конструювання із видачею ескізів робочих креслень.
Модуль БАЛКА-СТІНКА підбирає арматуру в двох напрямках.
Модулі ПЛИТА та ОБОЛОНКА підбирають верхню та нижню арматуру в двох напрямках.
Система проектування металевих конструкцій ЛІР-СТК призначена для уніфікації, підбору та перевірки перерізів сталевих елементів конструкцій. Проектування ведеться з тісною ув’язкою з редактованою базою даних прокатних профілів.
Розрахунок виконується на одне чи декілька розрахункових сполучень зусиль чи навантажень (РСЗ чи РСН), отриманих із розрахунку конструкції за допомогою ПК ЛІРА.
Реалізовані такі режими роботи модуля:
наскрізний режим підбору, у процесі якого здійснюється розрахунок для всіх вказаних користувачем елементів у автоматичному режимі;
наскрізний режим перевірки, у процесі якого для всіх вказаних користувачем елементів здійснюється перевірка із зазначенням відсотка використання матеріалу та інформації про необхідне підсилення при недостатньому перерізі;
локальний режим, у процесі якого користувач може виконувати багатоваріантне проектування — змінювати розміри перерізу, марку сталі, розташування ребер жорсткості і т.п.
Результатами розрахунку є розміри перерізів елементів і коефіцієнт використання несучої здатності перерізів елементів (у %) за відповідними перевірками відповідно до СНиП ІІ.23-81. Результати перевірки чи підбору видаються у вигляді текстових, HTML, Excel таблиць і графічних таблиць чи копій екрану.
Система документування ЛІР-ДОК
Система дозволяє оформити результати роботи ПК ЛІРА у вигляді, якого потребує користувач. Користувач може задати форму представлення та об’єм як числових, так і графічних результатів, врахувати вимоги існуючих нормативів на науково-технічну документацію.
Система документування складається із трьох окремих підсистем:
графічний документатор;
інтерактивні таблиці;
пояснювальна записка.
Графічний документатор призначений для створення, компоновки та виводу на друк креслень, схем і іншої графічної інформації про задачу. Кожний лист представляється на екрані своїм вікном. Формат і орієнтація листа вибираються користувачем. У стандартний штамп на листі може заноситися потрібна інформація про задачу та виконавців. Важливим об’єктом графічного документування є візуальне представлення результатів розрахунку – зображення деформованих схем і форм коливань конструкції, епюри зусиль, ізополя напружень в елементах.
Підсистема Інтерактивні таблиці дозволяє створювати, виводити на екран і друк таблиці, форма і зміст яких визначається користувачем.
Пояснювальна записка містить загальну інформацію про задачу – назва об’єкта, вид задачі, типи скінченних елементів, основні характеристики завантажень і т.п.
У результаті роботи системи документування користувач отримує широкий набір креслень, таблиць і текстової інформації, що представляють повний звіт про задачу. Ця документація зберігається у зручній і компактній формі у вигляді архівів файлів на диску та у разі потреби легко відновлюється і роздруковується.