Новая глава в развитии программного комплекса ЛИРА 10.x

Новая глава в развитии программного комплекса ЛИРА 10.x

Авторы:

• Юрий Гераймович
• Исаак Евзеров
• Дмитрий Марченко
• Анатолий Горбовец
• Алексей Колесников

С момента выхода первой версии десятого поколения — ПК ЛИРА 10.0 — прошел почти год, а это для программы немало. Мысль промышленного дизайна развивается, и в данной статье мы рассмотрим следующую версию ПК ЛИРА — 10.2, а также расскажем о том, какие нововведения были реализованы в ней и почему.

Новый графический интерфейс

ПК ЛИРА 10.2 по праву можно считать интегрированной средой для моделирования, расчета и конструирования. Интуитивно понятный интерфейс — удобное размещение графических элементов, уместная подсветка, подсказки, побуждающие к нужным действиям, — все это гарантирует легкость в освоении информации и комфортную работу.

Базовыми возможностями графического интерфейса ПК ЛИРА 10.2 являются:

• улучшенная визуализация на основе библиотеки OpenGL;
• использование всей доступной памяти на 64-битных компьютерах;
• работа со всей расчетной схемой или с ее фрагментом;
• полнофункциональное редактирование расчетной схемы для отображений в перспективе, в аксонометрии, в теле и в полупрозрачности;
• формирование сложных расчетных моделей путем сборки из прототипов конструкций (ферма, рама, плита, поверхность и т.д.) и отдельных частей, импортированных из файлов других CAD-систем (*.msh, *.stl, *.obj, *.mesh, *.off, *.poly, *.dxf, *.ids, *.3ds, *.neu, *.byu), а также из ранее сохраненных расчетных схем;
• параметры управления расчетом;
• оценка качества конечно-элементной сети;
• широкий набор средств графического контроля параметров расчетной схемы;
• задание свойств материалов для различных физических процессов;
• передача перемещений, инерционных сил, реакций и отпора грунта из результатов в исходные данные;
• отображение результатов посредством деформированных схем, форм собственных колебаний, форм потери устойчивости, эпюр, мозаик, изополей, изолиний, графиков и анимаций;
• диапазон значений шкал, соответствующий экстремальным значениям выводимых факторов для фрагмента расчетной схемы;
• анимация перемещений, собственных форм колебаний, форм потери устойчивости и динамики во времени;
• вывод исходных данных и результатов расчета в MS Word, MS Excel MS Power Point и файлы форматов HTML, PNG, BPM, JPEG, GIF, TIFF, AVI;
• наглядная среда для конструирования и отображения результатов конструирования;
• современная система документирования исходных данных и результатов расчета;
• английская и украинская локализации интерфейса и выходной документации.

Для DXF-файлов предусмотрено преобразование плоских и пространственных объектов и поэтажных планов в расчетную модель. Наличие функций импорта из файлов других CAD-систем позволяет не устанавливать CAD-системы, в которых они были созданы, на компьютер пользователя, что помогает избежать дополнительных затрат и неудобств (исключение составляет Autodesk Revit Structure).

Вы всегда сможете работать с любым удобным для вас видом/проекцией, легко и быстро вносить изменения.

Графический интерфейс ПК ЛИРА 10.2 позволяет обработать результаты расчета, используя обширные возможности постпроцессора, которые содержат инструменты для построения эпюр, мозаик, изополей, изолиний, графиков и средства для создания рисунков и анимаций.

Теперь рассмотрим более подробно ключевые разработки и усовершенствования в ПК ЛИРА 10.2.

Импорт информационной модели Revit Structure

В актуальной версии десятого поколения — ПК ЛИРА 10.2 добавлена возможность работы с архитектурными элементами:

• архитектурный стержень;
• архитектурная пластина.

Эта возможность позволяет создавать расчетную схему из архитектурных элементов и/или импортировать уже созданную информационную модель, например, из программы Autodesk Revit Structure. На рис. 1 представлена расчетная модель, импортированная из Autodesk Revit Structure, состоящая из 125 архитектурных элементов (шесть архитектурных стержней и 119 архитектурных пластин).

Импорт из Autodesk Revit Structure реализован с помощью Autodesk Revit .NET API, что позволяет выполнять программный доступ ко всем элементам информационной модели.

Ориентируясь на дальнейшее взаимодействие приложений, была разработана и проходит опытную эксплуатацию полнофункциональная двусторонняя связка с Autodesk Revit Structure. На данный момент архитектурные элементы реализованы как элементы с отложенной триангуляцией, то есть расчетная схема создается либо полностью из архитектурных элементов, либо частично из архитектурных и частично из конечных элементов. Затем архитектурным элементам назначаются необходимые дополнительные характеристики:

• тип конечных элементов, на которые в дальнейшем будет триангулирован архитектурный элемент;
• тип сечения;
• материал;
• параметры конструирования;
• нагрузки;
• оси выравнивания напряжений;
• оси ортотропии;
• метод и шаг триангуляции.

После этого выполняется их триангуляция. Имеется возможность настроить метод и шаг триангуляции для каждого архитектурного элемента индивидуально (рис 2).

Архитектурные пластины задаются в виде полигонов, то есть по точкам указываются внешний и внутренние контуры.

Иногда импортированная из CAD-систем геометрия требует корректировки перед началом построения конечно-элементной сети.

Для этого ПК ЛИРА 10.2 включает развитые средства редактирования, которые позволяют объединять отдельные архитектурные элементы в одно целое, выполнять их вычитание, устранять имеющиеся нестыковки геометрии. При выполнении данных функций реализовано «притягивание» к узлам сети построений, узлам расчетной схемы либо к узлам уже введенных архитектурных элементов, то есть задание получается достаточно точным. Погрешность при стыковке уменьшается еще и благодаря тому, что используются 3D-координаты, а не экранные, как в предыдущих поколениях ЛИРЫ (например, в ПК ЛИРА 9.6).

Методы триангуляции архитектурных элементов, которые сейчас реализованы, — это модифицированные методы из предыдущей версии ПК ЛИРА 10.0, которые работают гораздо быстрее своих предшественников и позволяют создавать весьма качественные сети конечных элементов. На данный момент реализованы четыре метода создания треугольной сети и один метод, позволяющий создавать четырехугольную сеть:

• сеть без добавления внутренних узлов;
• сеть Делоне;
• сеть по методу ReGrid;
• сеть по методу ReGrid2;
• четырехугольная сеть по методу ReGridQuad.

Заполнение треугольными конечными элементами ReGrid и ReGrid2 показано на рис. 2.

Кроме того, для архитектурных элементов реализованы выделение, копирование, перемещение (как объекта целиком, так и отдельных вершин), поворот, фильтры выделения и отображение в окне модели.

Функция Анализ геометрии позволяет оценить качество полученной конечно-элементной сети, а фильтрация по значениям — найти вырожденные конечные элементы для дальнейшей их корректировки.

Новый редактор Грунт для учета взаимодействия сооружение-основание

В ПК ЛИРА 10.2 добавлен новый редактор Грунт, который ориентирован на автоматическое определение переменных по области фундаментной плиты коэффициентов постели по заданным геологическим условиям строительной площадки. Для того чтобы редактор Грунт понимал, какие именно элементы расчетной схемы являются фундаментной плитой в режиме Задать упругое основание, необходимо указать, что для данных элементов коэффициент постели нужно Уточнять по модели грунта. Затем на эти элементы задается среднее давление под подошвой фундаментной плиты P2. В режиме Задать упругое основание можно визуализировать коэффициенты постели и заданную нагрузку на грунт.

На рис. 3 представлен внешний вид редактора Грунт с переданной из расчетной схемы фундаментной плитой. В редакторе Грунт задаются параметры слоев грунта, предоставленные геологами, и наносится расположение скважин с указанием введенных слоев и их мощности.

По заданным геологическим условиям выполняется автоматическое построение трехмерной модели грунта под проектируемым зданием с последующим вычислением коэффициентов постели. При запуске на расчет предлагается выбрать один из методов расчета коэффициентов постели:

• метод 1 — модель Пастернака;
• метод 2 — модель Винклера —Фусса;
• метод 3 — модифицированная модель Пастернака.

Кроме того, необходимо выбрать нормативный документ, в соответствии с которым по схеме линейно-упругого полупространства будет вычисляться осадка:

• СНиП 2.02.01-83*;
• СП 50-101-2004;
• ДБН В.2.1-10:2009;
• СП 22.13330.2011.

После расчета под всей областью плиты можно просмотреть значения вертикальных напряжений, глубину сжимаемой толщи и вычисленную осадку. Имеется возможность провести произвольный разрез грунтового массива.

Величины коэффициентов постели для каждого конечного элемента автоматически передаются в расчетную схему для дальнейшего расчета конструкции совместно с грунтовым основанием.

После того как конечным элементам фундаментной плиты расчетной модели редактором Грунт назначены коэффициенты постели, можно выполнить расчет. Чтобы выполнить итерационное уточнение коэффициентов постели в результатах расчета, требуется переключиться в режим Результаты по пластинам и вывести P2 для определяющего загружения или РСН. После этого, используя режим Преобразовать результаты в исходные данные, преобразовать реакцию P2 в нагрузку на грунт для уточнения коэффициентов постели. При этом выдается статистическая информация, которая помогает принять решение — нужно ли дальше выполнять уточнение коэффициентов постели. При преобразовании реакций в нагрузку на грунт выдается следующая информация:

• сколько элементов подверглось изменению;
• какова площадь элементов, на которых изменилась нагрузка;
• какая нагрузка была до изменения;
• какой она стала после изменения;
• процент изменения нагрузки;
• изменилось ли положение центра приложения сил.

По этим параметрам можно интегрально судить, насколько качественно мы приблизились к завершению итерационного уточнения коэффициентов постели.

Вариация моделей для поиска оптимального конструктивного решения

Вариация моделей — это унификация РСУ топологически одинаковых расчетных схем. То есть предполагается, что выполнены расчеты нескольких одинаковых по топологии расчетных схем, в которых можно варьировать граничные условия, шарниры, материалы, упругие основания, нагрузки, динамические модули и типы задач (линейная, монтажная и динамика во времени). Посчитав набор задач и выполнив потом расчет по Вариации моделей, получаем огибающие РСУ всех задач.

Режим Вариация моделей находится в редакторе Начальной загрузки. Для формирования пакета задач Вариации моделей следует указать пути к задачам, которые необходимо унифицировать. При этом в статусе задачи отображается информация о ее состоянии (рис.4):

• расчет выполнен;
• отсутствуют результаты расчета и т.д.

Стоит отметить, что если при запуске на расчет Вариации моделей какая-то из задач не была посчитана, то предлагается выполнить ее расчет.

После завершения расчета по Вариации моделей выполняется переход в Результаты расчета, где можно подобрать арматуру или проверить стальные сечения и при этом быть полностью уверенным в том, что обобщенная расчетная модель удовлетворяет всем РСУ, которые были получены ото всех расчетных схем.

При выводе результатов РСУ в таблицах указывается, от какой задачи был получен тот или иной критерий. В стадии разработки находится следующий этап развития Вариации моделей — формирование загружений пакета задач с дальнейшей возможностью получения РСУ и РСН.

Читать полную версию статьи в формате PDF