Программирование и комп-ры

Разработка алгоритмов и диалоговых программ автоматизированного формирования


                   Темой моей дипломной работы является :
 Синтез и анализ КЭМ пространственных конструкций сложной формы.
                    Передо мной была поставлена задача :
1. - разработка алгоритмов и диалоговых программ автоматизированного
формирования конечно-элементных моделей оболочковых и объемных конструкций,
ограниченных поверхностями произвольной формы, при минимальном объеме
исходных данных;
2. - разработка технологии создания постпроцессоров программ МКЭ;
3. - конструирование и расчет оболочковой конструкции на прочность и
жесткость.
      Впервые математическое описание поверхностей агрегатов самолета,
применил в 30-х годах известный советский авиаконструктор А. Бартини. В
последующие десятилетия для этих целей использовались аналитические кривые
и поверхности. В последнее десятилетие мощный математический аппарат для
инженерно-геометрических расчетов дала теория сплайн-функций.
      На плакате (1) показаны формулы сплайн-интерполяции с переменным
шагом. Эту теорию мы используем в работе. Выражение для сплайна на
частичном отрезке [xj-1, xj ] имеет вид (плакат), где mj - наклоны сплайна
в узлах, которые определяются из решения СЛАУ (плакат). Поскольку число
уравнений на 2 меньше, чем число узлов, то необходимо дополнить их краевыми
условиями. На плакате показаны 2 вида этих условий.

      На плакате (2) показана дискретизация оболочковой и объемной
конструкций.
      Процедуру дискретизации оболочковых конструкций рассмотрим на примере
построения оболочки  в основании которой лежит прямоугольная рама.
      Заданы : координаты опорных точек в основании и высота в середине
конструкции.
Задаемся граничными условиями по контуру основания, которые задают форму
оболочки в местах прилегания к основанию. Вводим желаемую степень
дискретизации.
      Построение сетки узлов конечно-элементной модели (КЭМ) с помощью
сплайн-интерполяции начинаем с построения сплайна по 3 точкам: опорной
точки 5 и 2 точкам на середине ребер основания, параллельных оси 0X.
Задаемся числом участков по оси 0X и 0Y. Вычислим координаты границ
участков и координаты точек на полученной сплайне, с учетом введенной
степени дискретизации. Строим семейство сплайнов параллельных оси 0X по
известным координатам X и Z. И в результате, вычислив координаты точек на
полученных сплайнах, получаем сетку с пронумерованными узлами. “Зашиваем”
ее плоскими треугольными конечными элементами.

      Процедуру дискретизации объемных конструкций рассмотрим на примере
массива, ограниченного двумя криволинейными поверхностями и 4 плоскостями.
      Задано : координаты опорных точек и высота каждой поверхности по
отношению к своему основанию .
      Задаемся граничными условиями по контурам оснований и вводим желаемую
степень дискретизации.
      Далее каждую из поверхностей разбиваем как и в оболочковой
конструкции. Так как в условии вводится одна степень дискретизации для
обеих поверхностей, то разбиение на конечные элементы не представляет
большого труда. Каждому узлу на одной поверхности ставится в соответствие
узел на другой. Таким образом получаем семейство шестигранников, которые и
разбиваем на конечные элементы - тетраэдры (плакат).

Часто возникает необходимость изменения полученной поверхности.    Эту
процедуру рассмотрим на примере оболочковой конечно-элементной модели.
      Вводим номер изменяемого узла, его новые координаты и степень
дополнительной дискретизации. Проводим сплайн через три точки : изменяемую
точку и 2 ближайшие точки. Затем с учетом дополнительно введенной степени
дискретизации получаем новую сетку и проводим перенумерацию узлов.
      Разработанные алгоритмы синтеза КЭМ завершаются получением файлов
узлов и КЭ для расчета МКЭ, реализованным в промышленных программах “ЛИРА”
и др.
      После расчета по МКЭ получаем обширную информацию о напряженно-
деформированном состоянии конструкции. Важнейшим последним этапом анализа
силовой конструкции является оценка жесткости и прочности. Мною была
составлена процедура для обработки массивов результатов расчета МКЭ и
вычисления запасов прочности и жесткости (плакат).
      На плакате (3) показана структурная схема диалоговой программы
Sintankem составленной на языке C++.
      На плакате 3 приведены результаты синтеза и анализа конечно-
элементной модели оболочковой конструкции.
      Ее размеры : длина = 8 м., ширина = 4 м., высота = 1 м., толщина
стенки = 1см.
      На конструкцию действует сосредоточенная сила = 0.5 т.
      В результате синтеза по программе Sintankem получена КЭМ : число
узлов - 121, конечных элементов - 200.
      Полученные файлы исходных данных были введены в программу “ЛИРА”.
Полученные массивы перемещений узлов и напряжений в конечных элементах
использовались для оценки жесткости(плакат) и прочности(плакат). На плакате
3 в таблицах показаны узлы с недостаточной жесткостью и прочностью.
- В разделе экономической части моей дипломной работы была проведена оценка
трудозатрат на разработку программных модулей.
- В разделе безопасности жизнедеятельности создана экспертная система для
анализа опасностей на производстве.


смотреть на рефераты похожие на "Разработка алгоритмов и диалоговых программ автоматизированного формирования"