[Курмышанец]

Предлагаю на рассмотрение следующую концепцию автоматизации расчёта конструкций.

Метод заключается в том, что вместо объёмных конечных элементов тело конструкции заполняется дискретной средой (пространственной шарнирно-стержневой системой) с деформационными характеристиками стержней соответствующими выбранному материалу. :!:

[Profan]

Каким образом заполняется?

деформационными характеристиками стержней соответствующими выбранному материалу

:?: :?: :?:

[Romanich]

Каким образом заполняется? Цитата: деформационными характеристиками стержней соответствующими выбранному материалу

Я представляю как моделируется кристаллическая решетка металла

[Александр Бауск]

1. Это не альтернатива методу конченых элементов, а другая техника построения модели.
2. Поищите по ключевому слову Lattice model, например:
Nonlinear analysis of reinforced concrete viaducts...
http://en.wikipedia.org/wiki/Lattice_model_(physics)
Modeling scale effects in wood
3. Если надо альтернативу, посмотрите hp-FEM или бессеточные методы. Заодно и диссертацию можно написать между делом.

Сообщение от Курмышанец Метод заключается в том, что вместо объёмных конечных элементов тело конструкции заполняется дискретной средой с деформационными характеристиками стержней соответствующими выбранному материалу. :!:

так вроде есть такой. недавно вопрос задавали - СергейД ответил - в LSDyna точно есть. Вам оно на кой и какая разница, если вы инженер?

[Курмышанец]

А в каких програмах реализован этот метод?

[Lamer Inc..]

Очень давнишняя идея. Еще на АПР-5 (МКЭ, еще до Лиры) подобной хренью аксакалы занимались. Правда, тогда только стержневые элементы и были. Как только появились реализованные КЭ-оболочки, это дело как-то заглохло.

[Александр Бауск]

Сообщение от Курмышанец А в каких програмах реализован этот метод?

Решеточных моделей? Где нарисуете. В любом МКЭ-пакете.

[Разработчик]

А в каких програмах реализован этот метод? Решеточных моделей? Где нарисуете. В любом МКЭ-пакете

+5! [sm200]

Тут главное определить

деформационные характеристики стержней соответствующие выбранному материалу.

[retromancer]

На каком "языке" с экспертизой потом беседовать?

[Курмышанец]

Сообщение от Александр Бауск Сообщение от Курмышанец А в каких програмах реализован этот метод? Решеточных моделей? Где нарисуете. В любом МКЭ-пакете.

Эт всё понятно! Что в рукопашную можно во всех ПВК реализовать. Я в SCAD-е так и делаю.

Я немного о другом!
Вот представьте гипотетическую програмульку. Вы создаёте в препроцессоре 3d конструкцию (любой конфигурации), на повехностях задаёте внешние нагрузки, накладываете связи, присваеваете конструкции материал и ... запускаете расчёт!

Програма сама генерирует решётку с деформационными характеристиками внутренних связей (стержней) и производит расчёт системы.

При превышении предельно допустимых напрежений в теле конструкции ПВК автоматически "разрывает" внутреннюю связь между соседними узлами
1. И при не линейном расчёте можно даже смоделировать обрушение.
2. При армировании конструкции получить численные результаты, например раскрытия трещин.
3. Смоделировать более точно работу грунта основания.

И всё-таки не самое последнее то, что генерация решётки и заполнение ею внутреннего пространства конструкции более проще реализуемо и "понятно" компьютеру и происходит автоматически с помощю не сложных алгоритмов!

Устраняются проблемы стыковки разнотипичных элементов расчётной схемы, например колонна-стержень и перекрытие-пластина.

Ну может и ещё какие плюсы есть, надо подумать! :roll:

[Гоша]

наверное это ближе методу граничных условий....вроде как уже давно пашут в этом направлении и в Киеве и в Питере..да ив Москве..пошукайте и найдете....

[_Alex]

2 Курмышанец.
Не вижу преимуществ. Все написанное уже есть например в ANSYS.
И потом нельзя что-либо уточнить упрощая исходные данные.

[holstenman]

Кроме известных всем стержней и оболочек, вы, Курмышанец, придумали еще и solid элементы. С возможностью смерти элемента. Жалко, что опоздали. Еще немного подумать - изобрели бы и топологическую оптимизацию. Но - тоже бы опоздали.
Вроде бы везде (Зенкевич и пр.) - это давно описано. Или вы что-то другое в виду имели?

[Курмышанец]

Сообщение от _Alex 2 Курмышанец. Не вижу преимуществ. Все написанное уже есть например в ANSYS. И потом нельзя что-либо уточнить упрощая исходные данные.

В ANSYS? Надо будет посмотреть!

А на счёт-
"И потом нельзя что-либо уточнить упрощая исходные данные."
- никто и не говорит об упрощении исходных данных расчётной схемы, разговор об исключении различных условностей, так как такие моделей ближе к физической реальности и работают по таким же принципам как и реальные объекты (в соответствующей степени приблежения конечно).

[Курмышанец]

Сообщение от holstenman Кроме известных всем стержней и оболочек, вы, Курмышанец, придумали еще и solid элементы. С возможностью смерти элемента. Жалко, что опоздали.

:shock: Что??? Все solid элементы уже умерли?

Шутка

Не нужно сожалеть. Я никуда не тороплюсь.

Сообщение от holstenman Еще немного подумать - изобрели бы и топологическую оптимизацию. Но - тоже бы опоздали. Вроде бы везде (Зенкевич и пр.) - это давно описано. Или вы что-то другое в виду имели?

То, что "это давно описано" - эт хорошо!
А то, что обписано и не реализовано в русскоязычных строительных SOFT-ах - эт плохо!!!

А имел я в виду то, что хотелось-бы иметь более корректные и более автоматизированные системы вычислительных комплексов.

И ещё. В моделях о которых идёт речь, коэффициент Пуассона вводится не по эмпирическим данным, а имеет теоритическое обоснование, и зависит от + и - "модулей"(в данном контексте - показателей) деформации внутренних связей.

[Spektrogon]

Сообщение от Курмышанец ... Програма сама генерирует решётку с деформационными характеристиками внутренних связей (стержней) и производит расчёт системы.

Если правильно понял поданную идею имеется ввиду стержневая аппроксимация сплошного тела? Опять же если не ошибаюсь, это модель предложенная Ржаницыным.
Встречал программку в которой реализован этот метод, в том числе с выключением связей (разрушением)...однако в ней практически отсутствует дружественный пользовательский интерфейс (если интересно могу сообщить более подробно).
На взгляд старших товарищей это скорее красивый прием для решения "больших" задач в условиях дифицита вычислительных мощностей.
Не вполне понял, чем предлагаемая альтернатива выгодней аппроксимации твердого тела объемными конечными элементами?

[Denbad]

2 Курмышанец
Идея проги - нормально. Но для реализации её тебе надо ешё думать о том, где взять бабок на постройку супер-пупер компа который сможет "пережевать" какой-нить средний безбалочник хотя бы за 3 недели.

Сообщение от Курмышанец Предлагаю на рассмотрение следующую концепцию автоматизации расчёта конструкций. Метод заключается в том, что вместо объёмных конечных элементов тело конструкции заполняется дискретной средой (пространственной шарнирно-стержневой системой) с деформационными характеристиками стержней соответствующими выбранному материалу. :!:

То, что Вы предлагаете, по сути и есть метод конечных элементов, реализованный во всем известных программах (SCAD, STARK, Лира и т.д.). Не вдаваясь в детали, суть МКЭ состоит в том, что составляется система линейных уравнений. Каждое уравнение устанавливает связь между перемещением одного узла и усилиями во всех остальных. Математическая модель представляет собой набор узлов,
соединенных пружинками. Влияние одного узла i на узел j определяется коэффициентом, стоящим в матрице жесткости на пересечении i-той строки и j-того столбца. Но создавать сложную модель из элементов, представляющмх собой 2 узла, соединенных пружинкой, очень сложно. Поэтому и появились более сложные элементы (плоские и пространственные). Каждый такой элемент имеет свою матрицу жесткости и может быть наглядно представлен набором узлов, каждый из которых соединен со всеми остальными пружинками.

[GeraKol]

может попросим "генератора идеи" хотя бы абстрактно описать математику вычислений...??...
или алгоритмы такие же как в МКЭ......((((

[beam21]

Да интересная тема.
Мое мнение такое.
Если говорить о строительном проектировании, то метод конечных элементов в конечном итоге преобразуется в более упрощенную форму, т.к. явно понятно что будущее проектирования в общей модели здания с параметрическими обьектами. То есть будет общая расчетно-графическая среда где не будет стержней, пластин, оболочек и т.д. Будут элементы - балка, колонна, плита и т.д., которые будут иметь свою форму описания. Будут программы для стыковки элемента с элементом. Грубо говоря, вы несможите поставить колонну без фундамента, или плиту в пространстве без опор. Как в жизни.
Расчетный модуль будет подчинен определенным гипотезам с коэффициентами запаса. Точный расчет с делением на мелкие элементы в строительном проетировании в итоге не нужен. Для научнах исследований - пожалуйста. А проектировщик должен заполнять только таблицы и контролировать нормы. Типа как ФОК. Кстати единственная программа которая более или менее проектирует. Все остальное(типа Автокад, Ревит и т.д.) - это моделирование (3D, 2D - одна малина проектированием это и не пахнет).

[Denbad]

beam21, ты говоришь о внешней оболочки программы, а расчет происходит в расчетном ядре. А для расчетного ядра проще и точнее описать компьютерную модель здания простейшими элементами, чем мельче дробление и проще элементы, тем лучше. Но "вес" задачи возврастает в прогрессии, современные компы такие задачи не тянут, вот когда у персоналок будет 1024разрядный проц на 5000ГГц и оперативки 50000Гбайт, тогда идею Курмышанца - в жизнь!

[Разработчик]

вот когда у персоналок будет 1024разрядный проц на 5000ГГц и оперативки 50000Гбайт

а зачем 1024разрядный-то? для адресации в 50000Гбайт и нынешнего 64разрядного более чем достаточно

чем мельче дробление и проще элементы, тем лучше

Концепция не совсем верная, если не сказать - совсем неверная потому, что тупиковая. Что при таком подходе прикажете делать с внутренними углами, например?

[Denbad]

Для адресации может и хватит, а вот накопление погрешности вычисления для задачи в NN милионов элементов 64 разрядов маловато будет.

Внутренними углами чего? Конструкция дробиться на кучу маленьких элементиков и считается, задаются все арматурные стержни, элементарные участки бетона, сталь крошиться на "салат" из кубиков в несколько милиметров и всё в одну мегаматрицу ... просто и сложно одновременно. И ещё всё в нелинейнои постановке ... совсем пипец.

[Разработчик]

Для адресации может и хватит, а вот накопление погрешности вычисления для задачи в NN милионов элементов 64 разрядов маловато будет

Ну, во-первых арифметический процессор в архитектуре x87 с самого начала был 80-разрядный, каковым и остается по сей день во всех этих пентиумах. А во-вторых ни один здравомыслящий математик-программист и не подумает бороться с ошибками округления в больших системах путем соответствующего увеличения разрядности чисел. Есть большой и довольно интересный раздел математики, который называется "Численные методы", так вот там народ напридумывал множество куда более разумных способов решения проблемы накопления ошибок округления. Поэтому, несмотря на то, что разрядность основного процессора в архитектуре x86 за прошедшие 20 с лишним лет увеличилась вчетверо, разрядность арифметического осталась неизменной.

Внутренними углами чего? Конструкция дробиться на кучу маленьких элементиков и считается, задаются все арматурные стержни, элементарные участки бетона, сталь крошиться на "салат" из кубиков в несколько милиметров и всё в одну мегаматрицу

О святая простота и вера в сверхвозможности сверхмашин! Прямоугольный (или по-любому угольный) проем в любом элементе конструкции порождает логарифмическую особенность для напряжений в угловых точках. В результате, чем мельче дробим сетку - тем больше получаем напряжения. Ну, а про "салат" - это вообще несерьезно: какие условия будем ставить между "кубиками" раствора, гравия и арматурных стержней? А стержни будем разбивать с учетом рифленки или нет? Механики изобретают модели композиционных материалов (а ж/б - типичный композит) не от того, что нет суперкомпьютеров, а от того, что попытка посчитать их как "салат" порождает больше вопросов, чем дает ответов.

[Denbad]

С матаматиками и разработчиками компов спорить не буду, им решать как с погрешностями бороться.

Тогда если от логарифмических особенностей обратиться к реальным конструкциям то получается нет такого бетона который может выдержать усилия, возникающие на краю проёма. Может просто непригодна математика в тех элементах, которые не могут описать краевые эффекты?, сингулярности вроде их обзывают.

Насчёт дробления стали на кубики,... есть от AutoDesk пакет MDT, так вот в нем эта штука реализована и успешно функционирует. Например, балка из 60Ш2 длиной 12м с рёбрами и сложным нагружением день считается, но результаты красивые.

[Разработчик]

Тогда если от логарифмических особенностей обратиться к реальным конструкциям то получается нет такого бетона который может выдержать усилия, возникающие на краю проёма.

Бетон действительно не может держать напряжения в углах, потому и ставят в прямоугольных проемах дополнительную арматуру: кто параллельно граням проема, кто в углах под 45 градусов.

Может просто непригодна математика в тех элементах, которые не могут описать краевые эффекты?, сингулярности вроде их обзывают.

Эта математика называется "Теория упругости". Реальные материалы не обладают упругими свойсвами до бесконечно больших напряжений и, либо трескаются - как бетон, либо начинают течь - как сталь. В первом случае усилие усилие воспринимается арматурой, а во втором пластические деформации приводят к скруглению угла (появляется что-то типа галтели) и исчезновению сингулярности. Среди огромного разнообразия типов конечных элементов есть и такие, которые содержат интегрируемую сингулярность - особенно этим увлекались конечноэлементщики эдак с четверть века назад: тогда была мода на исследование процессов развития трещин. Но иначе как для диссертаций эти элементы не пригодились

балка из 60Ш2 длиной 12м с рёбрами и сложным нагружением день считается, но результаты красивые.

Что, кроме грустной улыбки может вызвать эта фраза у прочнистов и конструкторов моего поколения...
Когда читал это в 60-е, казалось надуманным:
http://thelib.ru/books/azimov_ayzek/...sili-read.html

[Александр Бауск]

Тема -- обрыдаться можно.
Denbad, то, что вы хотите, называется детальный анализ.
Никто вам его не запрещает делать, например, детальный анализ работы узла, чтобы потом его реальные жесткостные характеристике запихнуть в грубую стержневую модель.

А пихать все в одну схему бессмысленно.
Еще можете почитать вот это
http://hpfem.math.utep.edu/
http://www.hpfem.jku.at/
, прежде чем пинать "плохую математику". Свою предложите?

Сообщение от beam21 Да интересная тема. Мое мнение такое. Если говорить о строительном проектировании, то метод конечных элементов в конечном итоге преобразуется в более упрощенную форму, т.к. явно понятно что будущее проектирования в общей модели здания с параметрическими обьектами. То есть будет общая расчетно-графическая среда где не будет стержней, пластин, оболочек и т.д. Будут элементы - балка, колонна, плита и т.д., .

собственно метод конечных элементов (МКЭ) в такую форму не преобразуется, с чего вдруг ради? а если говорть за такой подход к построению расчетной модели, то в принципе он существует в том или ином виде в Робот Миллениум, СКАД (ФОРУМ), Мономах и т.д., как не странно, наилучшим образом он реализован в машиностроительных и общих программах, типа ANSYS, ABACUS - там это называется твердотельное моделирование и в 99% случаев его применяют при расчетах. Вы конечно можете думать, что набор конечных элементов - это плита, и что творог добывают из варенников, но суть от этого не меняется.

Сообщение от C1 Стержень всегда имеет конечную площадь, а не бесконечно малую. А дробить на миллиметровые стержни наверно лишнее, можно несколько грубее дробить.

Весь вопрос в том, что с измельчением размера стержней или конечных элементов, у вас все равно будет бесконечность, как и в теории. И насколько в этом случае дробить?

Сообщение от C1 Это как раз нужно исследовать. Бесконечные результаты в стержневых системах могут быть наверно только при неправильном приложении нагрузки. .

да почему неправильном? все оно правильно, с точки зрения теории упругости: напряжения в точках особенностей равны бесконечности. какой бы вы метод не использовали, если он правильный, то результат и будет сходиться к бесконечности. причем на практике не всегда эти точки являются реально опасными, с точки зрения прочности конструкции, на большинство встречающихся в расчетных схемах особенностей можно попросту не обращать внимания, а сами они ликвидируются небольшой доводкой схемы (ввод скруглений, распределение нагрузки или реакции на некую площадь).
Если расчетчик использует программные комплексы типа общестроительных, где построение и доводка КЭ-сетки сопряжена с известными трудностями, он может жить и не знать, что в его схеме столько то "некорректных" точек. Зачем оно ему, если он использует приближенные инженерные методы, а не непосредственный анализ напряжений? Если использовать программы типа ansys, где сетка за несколько секунд преобразовавается и сгущается в любой точке, там все что выше мы описали становиться для пользователя очевидным. Меньше сетка - выше напряжения. Причем хоть с пластикой считай, хоть без.
С другой стороны есть такие вещи, как трещины. В них в точке с бесконечным напряжением и начинается разрушение. И сами напряжения уже не играют роли, вместо них - разнообразные интегральные характеристики (КИН, J-интеграл и т.д).

[metod]

Сообщение от C1 Это в теории упругости. А стержневые системы никакого отношения к теории упругости не имеют. Где, в каком разделе теории упругости считают стержни? В теории упругости определяем напряжения, в механике стержней усилия в сечении. Есть разница? Возьмите механику грунтов. Там теорией упругости получались неправдоподобные результаты. И не только для упрощения возник медод Жемочкина (в нем как раз вводились стержни - они заменяли воздействие конечной площадки грунта), метод двух коэффициентов постели.

механика стержней - это что за зверь такой? Интересно, чем же отличаются напряжения от усилий в сечении?

Возьмите механику грунтов. Там теорией упругости получались неправдоподобные результаты.

механику грунтов давно открывали? Грунтовые КЭ комплексы (z-soil, plaxis) построены на теории упругости (с изменениями (доработками) конечно). Метод Жемочкина возник вследствии развития замены грунтового основания балочным, но и он не везде дает приемлемые результаты. Метод Жемочкина вообще следует рассматривать только как альтернативу Винклеровскому основанию!

Сообщение от C1 Вся механика к теории упругости не сводится. Теория упругости работает со сплошными средами. Стержни теорией упругости не считают. Они линейные. Для них другая механика. Назовите ее как хотите. Строительную механику стержневых систем проходили? .

Это заблуждение какое то. Теория упругости это базис, на котором в том числе отстроена строительная механика стержневых систем. Никакой другой механики не существует и никогда не существовало.
Стержень - это стержень, это частный случай, а сплошная среда - это сплошная среда, общий случай.
Метод Жемочкина - просто один из приближенных методов.
Если некто придумал метод, противоречащий ТУ, этот метод неверный.
А что касается бесконечного напряжения в точке - это вопрос выбора, доводки схемы.

[metod]

Сообщение от C1 Почитайте Горбунова-Пасадова, например. Историю вопроса.

Я читал первоисточник, у Горбунова-Пасадова своя теория на "модель" основания. Полностью согласен с Хворобьевым

[metod]

Сообщение от C1 Тем что усилия интеграл от напряжений по площади. В реальности площади всегда конечны.

Помоему это гениально! А кто сказал, что площади в стержнях бесконечны?

Сообщение от C1 Если бы все было так просто. Но если теория упругости в некоторых случаях приводит к абсурду.

Строительная механика стержневых систем не существует как альтернатива ТУ. Это просто приближенная техническая теория, основные положения которой (гип. плоских сечений) выводятся как раз из ТУ.
В бесконечных напряжениях в точке конечно есть некая абсурдность. Которая заключается в том, что если при малой конечной нагрузке напряжения равны бесконечности, следовательно они превышают все те лимиты при которых закон Гука положенный в ее основу верен. Но на небольшом удалении от точки, иходя из этих рассуждений ТУ уже верна.
Расчетные методы механики разрушения так или иначе получают на основе ТУ, их справедливость в целом подтверждается испытаниями. Я как то имел спор на эту тему с проф. Немировским (Н-ск) - он примерно стоит на ваших позициях, в смысле парадоксальности основ МР, но приплетать сюда стержневые системы это вообще абсурд в квадрате.
Ошибочность Ваших утверждений в том, что расчетные методы получают силу не сами по себе, а в силу надлежащих определений. Методика не берется из "ниоткуда" - это математика, наука точная, справедливость той или иной методики не постулируется, и даже не проверяется опытом, а доказывается из более простых положений, какими и являются аксиомы (гипотезы), положенные в основу ТУ.

[Разработчик]

Зачем теория, которая не подтверждается опытом? Это не значит, что я требую тут же сжечь все учебники теории упругости, на которой все расчетные программы работают.

А с чего это Вы взяли, что ТУ не подтверждается? Я по молодости и датчики клеил и муаровые полосы фотографировал - все прекрасно подтверждалось, и на изотропных и на анизотропных материалах. Другое дело - соответствие расчетной модели реальной конструкции. Возьмите, к примеру, сквозную колонну или сварную ферму какую: считаете как стержневую систему с шарнирами по осям ц.т., а что на самом деле? "Может в консерватории надо что-то изменить?"

А расчетом стержневыми моделями двух-мерных и трех-мерных систем занимались серьезные ученые такие как Ржаницын и Розин.

Так то какие годы были? Универсальных методов решения двумерных и трехмерных задач ТУ не существовало (двумерные, правда можно было решать методами ТФКП, но для этого надо было сильно любить математику). Так что стержневые модели применялись не потому, что они хороши, а потому, что на тот момент ничего другого не могли придумать.

У Залесова есть работы по расчету стержневыми моделями железобетонных ростверков.

Скажу больше, в DIN 1045 и EC2 даже заложени стержневые модели ж/б при расчете поперечной арматуры (конек Залесова) например. Но это уже совсем другая песня - моделирование работы ж/б элементов и никак не может быть альтернативой МКЭ хотя бы потому, что в конце концов к нему и сводится.

[Разработчик]

Это у вас что такое - это особенность, а я думал ошибка

Я, вслед за Михал-Михалычем, уже предлагал "изменить что-нибудь в консерватории". Если моделировать взаимодействие фундамента с основанием задачей о вдавливании штампа в упругое полупространство, и пытаться определить не осадки (что вполне разумно) а контактные напряжения, то особенность будет в ТУ, а ошибка - в голове.

В книге Сливкера и Перельмутора сказано, что пользователь должен быть в курсе возможных особенностей. Но в идеале лучше бы ему не догадываться о них

Желательно, чтобы пользователь вообще был в курсе законов механики. А Ваш идеал, похоже, как говорили в моей молодости: "кнопку нажал - спина мокрая".

Пусть будет несколько методов расчета (как сейчас советуют считать в нескольких программах).

Вдавливание штампа в упругое полупространство во всех, правильно работающих программах даст одинаковый результат. Правда, есть другие модели взаимодействия основания и фундамента и они реализованы в некоторых КЭ-программах, представленных на рынке. Какая из них (моделей) лучше описывает поведение того или иного типа грунтов - это все еще предмет научных исследований/дискуссий/диссертаций.

[Разработчик]

2C1
Пытался объяснить, дать знания... На флуд времени жалко. Про стержневые модели в начале темы.

[Александр Бауск]

Папа, с кем это ты сейчас разговаривал? (c)

[Profan]

"Ну, как, брат Пушкин?" - "Да так себе, брат".