Алгоритмы и программное обеспечение автоматизации расчетов при проектировании тонкостенных конструкций на персональных ЭВМ на базе метода конечных элементов
Диссертация
Всесоюзном научно-техническом совещаниях «Динамика и прочность автомобиля» (г.Москва, 1986, 1988 гг.), IX Всесоюзной школе-семинаре «Методы конечных и граничных элементов в строительной механике» (МКЭ-89) (г.Челябинск, 1989 г.), школе ВДНХ СССР «Программное обеспечение инженерных расчетов в САПР машиностроения» (г.Москва, 1990 г.), республиканской научной конференции по итогам научных… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧИ РАСЧЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТОНКОСТЕННЫХ ПОДКРЕПЛЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
- 1. 1. Введение
- 1. 2. Общая схема расчета тонкостенных конструкций
- 1. 3. Обзор применения метода конечных элементов к расчету тонкостенных конструкций
- 1. 4. Обзор методов автоматизированной генерации сетки конечных элементов
- 1. 5. Требования к программному обеспечению МКЭ
- 1. 6. Выводы по главе 1
- ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОСТАНОВКИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ И МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
- 2. 1. Плоский эффективный треугольный конечный элемент тонкой оболочки
- 2. 1. 1. Плоский треугольный изгибный конечный элемент дискретной теории Кирхгофа
- 2. 1. 2. Треугольный мембранный конечный элемент с вращательными степенями свободы
- 2. 1. 3. Учет совместной работы оболочек и ребер жесткости
- 2. 1. 4. Тестирование конечных элементов
- 2. 2. Решение симметричной системы алгебраических уравнений МКЭ при блочно-профильной структуре данных
- 2. 2. 1. Учет заданных перемещений и вычисление реакций
- 2. 2. 2. Учет линейных кинематических связей
- 2. 2. 3. Тестирование алгоритмов и решение задач
- 2. 1. Плоский эффективный треугольный конечный элемент тонкой оболочки
- 3. 1. Описание пакета прикладных программ РКМ по расчету тонкостенных подкрепленных конструкций
- 3. 2. Интерфейс пользователя
- 3. 3. Автоматизированная подготовка исходных данных
- 3. 3. 1. Генерация исходных данных для тонкостенных оболо-чечных конструкций
- 3. 3. 2. Генерация геометрической информации для квазитрехмерной модели оболочки
- 3. 3. 3. Вычисление геометрических характеристик поперечных сечений стержней
- 3. 4. Интерактивный табличный редактор исходных данных
- 3. 5. Методика интерактивной графической генерации конечно-элементных данных в среде САПР
- 3. 6. Обработка и отображение результатов расчетов
- 3. 6. 1. Графический вывод результатов
- 3. 6. 2. Табличный вывод результатов
- 4. 1. О расчетных моделях пролетных строений автодорожных мостов. ПО
- 4. 1. 1. Реконструкция автодорожного городского моста через р. Казанку по 3-й транспортной дамбе в г. Казани
- 4. 1. 2. Диагностика технического состояния балочного автодорожного моста
- 4. 2. Расчет НДС и оценка прочности колес компрессоров
- 4. 3. Расчет компрессионно-дистракционного аппарата Илиза-рова как нелинейно-деформируемой системы
Список литературы
- Автоматизация прочностных расчетов турбомашин / Под.ред. О. В. Репецкого. — Иркутск: ИПИ, 1990. — 100 с.
- Бабич Ю.Н., Цыбенко A.C. Методы и алгоритмы автоматического формирования сетки конечных элементов. К.: ИПП АН УССР, 1978.-93 с.
- Багров Г. М., Жученко A.B., Андреев С. П. Конечноэлементная модель автомобиля. В кн.: Динамика и прочность автомобиля и трактора. — М., 1983. — С. 15−20.
- Бате К., Вильсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов: Пер. с англ. М.: Стройиздат, 1982. — 448 с.
- Белозеров A.A. Построение матрицы жесткости плоского треугольного конечного элемента с вращательными степенями свободы в вершинах/Л.: ЛКИ, 1988. 13 с. Деп. в ВИНИТИ 27.9.88, N7143-B88.
- Белокуров В.Н., Захаров A.A., Мороз Е. А. Расчет на кручение ав-томобиля-самосвала с задней разгрузкой // Завод-втуз при ЗИЛ. -М., 1984. 11 с. — Рук. деп. в НИИавтопроме 20.03.84, N 1013.
- Бергхаузер Т., Шлив П. Система автоматизированного проектирования AutoCAD. М.: «Радио и связь», 1989. — 256 с.
- Бурман З.И., Артюхин Г. А., Зархин Б. Я. Программное обеспечение матричных алгоритмов и метода конечных элементов в инженерных расчетах.- М.: Машиностроение, 1988. 256 с.
- Бурман ЯЗ., Блоха А. Г. О математической модели деформирования компрессионно-дистракционного аппарата Илизарова// Прикладные проблемы информатики. Казань: КНЦ АН СССР, 1991. -С.48−60.
- Бюл, Буш. Обзор методов формирования сетки конечных элементов // Тр. амер. обш. инженеров-механиков. Сер. В. 1973. — 95, № 1.-С. 254−261.
- Вайнберг Д.В., Геращенко В. М. и др. Вывод сеточных уравнений изгиба пластин вариационным методом. В кн.: Сопротивление материалов и теория сооружений. — Киев: Буд1вельник, 1965, вып. I.
- Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. — 542 с.
- Власов В.З. Общая теория оболочек и ее приложения в технике. М.: Гостехтеориздат, 1949. 784 с.
- Галеркин Б. Г. К теории упругой цилиндрической оболочки // ДАН СССР, 1934. т. 4. — № 5/6. — С. 487−496.
- Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: пер. с англ. -М.:Мир, 1984.-428 с.
- Григорьева И.А., Пиочкевич Е. В., Ручьева Г. Н., Белозеров A.A. Применение плосконапряженного конечного элемента с вращательными степенями свободы // Нелинейные задачи механики тонкостенных конструкций, Л.: ЛКИ, 1989. С. 24−31.
- Голованов А.И., Корнишин М. С. Введение в метод конечных элементов статики тонких оболочек. Казань: Казанский физ.-техн. инст. КФ АН СССР, 1989. 269 с.
- Гольденвейзер А.Л. Теория упругости тонких оболочек: 2-е изд. перераб. М.: Наука, 1979. 512 с.
- Демьянушко И.В., Биргер И. А. Расчет на прочность вращающихся дисков. М.: Машиностроение, 1978. — 247 с.
- Десятник Г. А. Гибридная матрица жесткости трехслойной прямоугольной пластины при изгибе. Казань, 1978. — 18 с. — Деп. в ВИНИТИ 2.1.79. N10−79.
- Джордж А., Лю Дж. Численное решение больших разреженных систем уравнений: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. — 333 с.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. -М.: Мир, 1975. 541 с.
- Иванов Ю.И., Мазур B.B. Специализированная система программирования расчетов прочности методом конечных элементов (ССП МКЭ), версия 2 // Применение численных методов в строительной механике корабля. Д.: Судостроение, 1976. — С. 46−51.
- Калнберз В.К., Адамович И. С., Перпер М. И., Янсон И. А. Напряженно-деформированное состояние спицы аппарата внешней фиксации с жесткими кольцами / Биомеханика: проблемы и исследования. Рига: Зинатне, 1988. — С. 198−203.
- Камель Х.А., Эйзенштейн Г. К. Автоматическое построение сетки в двух и трехмерных составных областях // Расчет упругих конструкций с использованием ЭВМ. Т. 2. JT.: Судостроение, 1974. — С. 21−35.
- Коутс Р., Влейминк И. Интерфейс «человек-компьютер»: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. — 501 с.
- Лавендел Ю.О. К оценке оптимальности конечноэлементной модели // Вычислительная техника и краевые задачи. Вычислительные методы и специализированные процессоры. Рига, 1982. — С. 35−42.
- Лурье A.A. Статика тонкостенных оболочек. М.: Гостехтеориз-дат, 1947.-252 с.
- Малинин H.H. Прочность турбомашин. М.: Машгиз, 1962. — 291 с.
- Метод конечных элементов в механике твердых тел / Под общ. ред. А. С. Сахарова и А.Альтенбаха. Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1982.-480 с.
- Метод конечных элементов в проектировании транспортных сооружений/А.С.Городецкий и др. М.: Транспорт, 1981. — 143 с.
- Методы решения сеточных уравнений / А. А. Самарский, Е. С. Николаев. М.: Глав. ред. физ.-мат. лит. изд-ва «Наука», 1978. 591 с.
- Метод суперэлементов в расчетах инженерных сооружений / В. А. Постнов и др. Л.: Судостроение, 1979. — 288 с.
- Новожилов В.В. Теория тонких оболочек: 2-е изд. доп. и пере-раб. JL: Судпромгиз, 1962. 431 с.
- Образцов И.Ф., Савельев JI.M., Хазанов Х. С. Метод конечных элементов в задачах строительной механики летательных аппаратов: Учеб. пособие для студентов авиац. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1985. — 392 с.
- Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред: Пер. с англ. М. Мир, 1976. — 464 с.
- Постнов В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. JL: Судостроение, 1977. 279 с.
- Постнов В.А., Хархурим И. Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. JI.: Судостроение, 1974. — 342 с.
- Проблемы прочности в биомеханике / И. Ф. Образцов, И. С. Адамович, А. С. Барер и др. М.: Машиностроение, 1988. — 311 с.
- Расчет машиностроительных конструкций на прочность и жесткость / Н. Н. Шапошников и др. М.: Машиностроение, 1981. — 311 с.
- Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник / В. И. Мяченков, В. П. Мальцев, В.П.Майбо-рода и др.- Под общ. ред. В. И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989.-520 с.
- Рикардс Р.Б. Метод конечных элементов в теории оболочек и пластин. Рига: Зинатне, 1988. — 284 с.
- Розин J1.A. Метод конечных элементов в применении к упругим системам. М.: Стройиздат, 1977. — 129 с.
- Салахиев P.P. (соавтор Бурман Я.З.) О реализации метода конечных элементов на персональных ЭВМ // Прикладные проблемы информатики. Казань: КФ АН СССР, 1989. — С. 67−71.
- Салахиев P.P. (соавторы Бурман Я.З., Абдюшев A.A.) Численное сопоставление двух схем МКЭ при расчете подкрепленных оболочек типа грузовой платформы // Расчет и испытание металлических и деревянных конструкций: Межвуз. сб., Казань: КХТИ, 1986. С. 51−56.
- Салахиев P.P. (соавторы Еремеев В.П., Шафиков Р.Х.) Диагностика технического состояния автодорожного моста // М.: Железнодорожные и автодорожные мосты, 1996. С. 29−31.
- Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.-392 с.
- Система автоматизации расчета и проектирования авиационных конструкций РИПАК / Комаров В. А., Пересыпкин В. П. и др. // Тез. докл. II Всесоюзной конф. «Современные проблемы строительной механики и прочности JIA». Куйбышев: КуАИ, 1986. — С. 134−135.
- Системы автоматизированного проектирования: В 9-ти книгах. Кн. 4. Математические модели технических объектов/ В.А.Трудоно-шин, Н.В.Пивоварова- Под ред. И. П. Норенкова. М.: Высшая школа, 1986.- 160 с.
- Скопинский В.Н., Медведев В. В. Расчет напряженного состояния автомобильных кузовов на основе МКЭ. В кн.: Динамика и прочность автомобиля и трактора. — М., 1983. — С. 158−163.
- Скримм Э., Рой Дж.Р. Автоматическая система кинематического анализа: Пер. с англ. под ред. А. П. Филина // Расчет упругих конструкций с использованием ЭВМ. Л.: Судостроение, 1974. т. 2. — С. 36−37.
- Соловьев С.С. Конечноэлементная модель многослойной оболочки с анизотропными слоями переменной толщины // Изв. вузов Авиационная техника, 1989. № 4. С. 71−74.
- Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г. С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Киев: Наукова думка, 1988. — 736 с.
- Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, — 1977. — 349 с.
- Тесер Е. Кузова большегрузных автомобилей: Пер. с польск. -М.: Машиностроение, 1979. 232 с.
- Уилкинсон Дж.Х., Райнш С. Справочник алгоритмов на языке Алгол. Линейная алгебра: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1976.-389 с.
- Уманский З.С. Напряжения в диске от центробежных сил лопаток, распределенных несимметрично вдоль окружности. КПИ, 1950, т. 10. С. 69−74.
- Усюкин В.И. Строительная механика конструкций космической техники: Учебник для студентов втузов. М.: Машиностроение, 1988.-392 с.
- Филин А.П. Современные проблемы использования ЭЦВМ в механике твердого деформируемого тела. Л.: Стройиздат, 1971. — 73 с.
- Фрумен А.И. Треугольный элемент плоской задачи теории упругости. // Л.: Труды ЛКИ, 1977, вып. 116. С. 87−93.
- Фурунжиев Р.И., Гуроний Н. Н. Применение математических методов и ЭВМ // Минск, Вышэйшая школа, 1991. 249 с.
- Хайруллин Ф.С. О методе расчета составных пластинчатых конструкций // Труды XV Всесоюзной конференции по теории оболочек и пластин Казань: КГУ, 1990, т.1. С.573−578.
- Хан X. Теория упругости: Основы линейной теории и ее применения: Пер. с нем. М.: Мир, 1988. — 344 с.
- Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1983. -288 с.
- Шпур Г., Краузе Ф.-Л. Автоматизированное проектирование в машиностроении.- М.: Машиностроение, 1988.- 648 с.
- Эндерле Г., Кэнси К., Пфафф Г. Программные средства машинной графики. Международный стандарт GKS. М.: Радио и связь, 1988.-480 с. о
- Энджел И. Практическое введение в машинную графику: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1984. — 136 с.
- Advances in Engineering software and workstations. Special issue: Automatic Mesh Generation, Sept/Nov 1991, V. 13, № 5/6 comb.
- Akyuz F.A. Natural coordinate system, An automatic Input data generation scheme for a finite-element method // Int. Numer. Meth. Eng. 1976.-V. 10.-P. 787−797.
- Allman D.J. A compatible triangular element including vertex rotations for plane elasticity analysis // Comput. & Struct., 19, 1−8,1984.
- Allman D.J. On compatible and equilibrium models with linear stress for stretching of elastic plates. // Energy Metods in FE analysis (edited by
- Glowinski R., Rodin E.Y., Zienkiewicz O.C.), Chap. 6, pp. 106−126, Wiley, New York (1979).
- Argyris J.H. Triangular element with linearly varying strain for the matrix displacement method. // J. Royal Aero. Soc., 69, 1965.
- Bathe K.-J. Finite element procedures in engineering analysis // Prentice Hall, 1982.
- Bathe K.-J., Ho L.-W. Some results in the analysis of thin shell structures // Nonlinear Finite Element Analysis of Structural Mechanic. -1981. P.122−150.
- Batoz J.-L., Bate K.-J., Ho L.-W. A study of three-node triangular plate bending elements // Int. J. Num. Meth. Engng., 1980, V. 15, P. 1771−1812.
- Bergan P.G. Plane stress analysis using the finite elemen method. Triangular element with 6 parameters at each node, Division of Structural Mechanics, The Norwegian Institute of Technology, Tronheim, Norway, 1967.
- Bergan P.G., Felippa C.A. A triangular membrane element with rotational degree of freedom // Comput. Meth. in Appl. Mech. and Eng., 1985, V. 50, № 1, P. 25−69.
- Bergan P.G., Nygard M.K. Finite elements with increased freedom in choosing shape functions, Int. J. Num. Meth. Engng., 1984, V. 20, P. 643−664.
- Butler T.G., Michel D. NASTRAN. A summary of the functions and capabilities of the NASA structural analysis computer system. -Washington, 1971.-22 p.
- Cavendish D.X. Automatic triangulation of arbitrary domain for finite element method // Int. J. Numer. Meth. Eng. 1974. — V. 8 — P. 679−696.
- Courant R. Variational methods for the solution of problems of equilibrium and vibration. // Bull. Amer. Math. Soc., 1943, vol. 49, № 1, p. 1−23.
- Coyete J.P. An improved subroutine for the estimation of torsional properties of thin walled open cross-sections // Eng. Comput. 1987. -V.4. — Sept. — P. 240−242.
- De Floriani L. Surface representations based upon triangular grids. // The Visual Computer. 1987. — V. 3. — P. 27−50.
- Delaunay B. Sur la sphere vide. // Изв. АН СССР, 1934. № 6. — С. 793−800.
- Dungar R., Severn R.T. Triangular finite elements of variable thickness and their application to plate and shell problems // J. Strain. Anal., 1969. V. 4.-P. 10−21.
- Durocher L.L., Gasper A. A versatile two-dimensional mesh generator with automatic bandwidth reduction // Comput. & Struct. 1979.-V.10.-P. 561−575.
- Felippa C.A.Refined finite element analysis and nonlinear two-dimensional structures, Ph.D.Dissertation, SESM Report 66−26, Dept of Civil Eng., University of California, Berkeley, CA, 1967.
- Hrabok M.M., Hrudey T.M. A review and catalogue of plate bending finite elements // Comput. & Struct., 1984. V. 19. — № 3. — P. 479−495.
- Lashkari M. COSMOS/M user guide: Release version 1.52A // Structural research and analysis corporation, 1989.
- Mackerle J. Finite element codes for microcomputers a review // Comput. & Struct. 1986. — V.24. № 4. P. 657−682.
- Macneal R.H., Harder R.L. A proposed standard set of problems to test finite element accuracy // Finite elements in analysis and design. -1985.-V. !.-№!.-P. 3−20.
- Niku-Lari A. Structural analysis systems: software, hardware, capabylity, comparibility, applications. Vol. 1. Oxford et al.: Pergamon Press, 1986.-300 p.
- Olsen M.D., Bearden T.W. A simple flat shell element revisited. // Int. J. Num. Meth. Engng, 1979. V. 14. P. 51−68.
- Pian T.H.H. Derivation of element stiffness matrices by assumed stress distibutions. //AIAA J., 1964. -V. 2. P. 1333−1336.
- Sabin M. Criteria for comparison of automatic mesh generation methods. // Adv. Eng. software, Sept/Nov 1991, V. 13, № 5/6 comb., P. 220−225.
- Schumaker L.L. Triangulation methods. // Topics in Multivariate Approximation, Proceedings of International Workshop, University of Chile, Dec. 15−19 1986. Chui C.K., Schumaker L.L., Uteras F.I. eds. Academic Press, 1987.
- Scordelis A.C. Analysis of continuum box girder bridges, SESM Report 67−2, Dept of Civil Eng., University of California, Berkeley, CA, 1967.
- Shaw R.D., Pitchen R.G. Modification of the Suhara-Fukuda method of network generation // Int. J. Numer. Meth. Eng. 1978. — V. 12, № 1.-P. 93−99.
- Stavitski D., Macagno E., Christensen J. On the eighteen degrees of freedom triangular element // Computer methods in applied mechanics and engineering. -1981. V.26. — P.265−283.
- Suhara J., Fukuda F. Automatic mesh generation for finite element analysis // In Adv. in Comput. Meth. in Struct, mechanics and design. -1972.-P.520.
- Tinawi R. Behaviour of orthotropic bridge decks. Ph.D.Thesis, McGill University, Monreal, Canada, 1972.
- Tocher J.L., Hartz B. Higher order finite element for plane stress. Proc. ASCE, J. Engng. Mech. Div. 93 (EM4) (1967) P. 149−174.
- Turner M.J., Clough R.W., Martin H.C., Topp L.J. Stiffness and deflection analysis of complex structures // J. Aero. Sci. 23, 1956.
- Zienkiewicz O.C., Phillips D.V. An automatic mesh generation scheme for plane and curved surfaces by isoparametric co-ordinates // Int. J. Numer. Meth. Engng. -1971. V.3. — P. 519−528.
- Wilson E.L. SAP a general structural analysis program for linear systems // Adv. in comput. meth. in struct, mech. and des. — 1972. — P. 625−638.1.9