Версия для скачивания- 128кБ

УДК 624.072:Ч481.24/27
Оробей В. Ф., д.т.н., проф. (Одесский национальный политехнический университет, г.Одесса), Ковров А. В., ст.пр. (Одесская государственная академия строительства и архитектуры, г.Одесса).
ПАКЕТ ПРОГРАММ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ СТАТИКИ, ДИНАМИКИ И
УСТОЙЧИВОСТИ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ.
Разработан пакет программ решения задач статики, динамики и устойчивости стержневых систем. В основе алгоритмов решения задач лежат
методы начальных параметров и граничных элементов. Описан опыт
применения некоторых программ в курсе сопротивления материалов
преподаваемом в ОГАСА.
Компьютер все глубже проникает во все сферы жизни и деятельности человека. Современный специалист обязан иметь навыки свободного и грамотного использования компьютерной техники. Этому должно способствовать
не только изучение соответствующих курсов дисциплин, но и компьютеризация всего учебного процесса. В то же время большое количество задач сопротивления материалов и строительной механики немыслимо решать в ручную.
Пакет программ решения задач статики, динамики и устойчивости стержневых систем создан в универсальной интегрированной системе компьютерной математики МАТLAB. Такой выбор объясняется тем, что система
МАТ LAB:
1. Предоставляет пользователю достаточно простые и удобные средства математических расчётов любой степени сложности.
2. Включает в себя язык программирования высокого уровня, основными
операторами которого можно пользоваться ими даже начальные алгоритмические знания.
3. Обладает такими важнейшими достоинствами, как открытость и расширяемость.
4. Имеет мощные возможности визуализации исследований, позволяющие
строить графики, поверхности функций, используя при этом цветовые и
звуковые эффекты, эффекты анимации.
С одной стороны названные качества системы МАТ LAB позволяют использовать её в практических целях уже на младших курсах высших учебных
заведений. С другой её возможности в отношении математических вычислений значительно превосходит возможности любого из известных развитых
языков программирования.
Важнейшими достоинствами системы являются ее открытость и расширяемость. Программы можно создавать в текстовом формате, не только во
встроенном редакторе MATLAB, но и в любом текстовом редакторе, например Microsoft Word, с последующим непосредственным выполнением путем
введения названия программы в командную строку.
Система MATLAB расширена большим числом пакетов прикладных программ, созданных как для решения сложных математических задач, так и
задач прикладного характера.
В основе алгоритмов решения задач лежат методы начальных параметров и
граничных элементов. При всей сложности и глубине самих методов, предлагаемые расчётные зависимости отличаются простотой и ясностью восприятия, сохраняют первоначальный физический смысл. И для решения конкретных задач нет необходимости овладения всеми аспектами названных методов.
В состав пакета входят программы решения следующих задач:
1. Расчёт напряжённо-деформированного состояния статически определимой
балки.
2. Расчёт напряжённо-деформированного состояния неразрезной балки при
статической нагрузке.
3. Определение частот и форм собственных колебаний неразрезной балки.
4. Расчёт напряжённо-деформированного состояния вынужденных колебаний
неразрезной балки.
5. Определение критических сил и форм потери устойчивости неразрезной
балки.
6. Расчёт напряжённо-деформированного состояния плоской рамы при статистической нагрузке.
7. Определение частот и форм собственных колебаний плоской рамы.
8. Расчёт напряжённо-деформированного состояния вынужденных колебаний
плоской рамы.
9. Определение критических сил и форм потери устойчивости плоской рамы.
В программах введён диалоговый режим, который позволяет ввести исходные данные, выбрать объём вычислений и объём выводимой информации, в
том числе графической. Возможности диалогового режима можно использовать и в целях более полного уяснения метода решения задач либо косвенным образом, либо в виде тестирования.
Среди них расчет сложно загруженных балок, предусматривающий определение внутренних усилий и перемещений, с построением соответствующих
эпюр. Разработан аналогичный расчет статически неопределимых балок.
Названные программы позволили ввести в состав
расчетнопроектировочной работы «Расчет балки на прочность и жесткость с анализом
напряженного состояния» задачу расчета сложно загруженной балки с помощью компьютера. Эта часть работы дополняет решение аналогичной задачи в
упрощенной постановке вручную.
Оставаясь принципиально таким же, статический и деформационный расчет с помощью компьютера позволяет избежать рутинной вычислительной
работы.
По полученным данным студенты строят эпюры усилий и перемещений,
выполняют расчет прочности и жесткости балки. Такая постановка дает возможность использовать изученную методику для исследования работы более
сложной системы.
Программы предусматривают построение эпюр внутренних усилий и перемещений в масштабе жёсткости в графических окнах. Для статически
неопределимой балки, расчётная схема которой приведена на рис. 1, приведены графические окна с соответствующими эпюрами (рис. 2 – 5).
Рис.1. Расчетная схема балки.
Рис.2. Графическое окно. Эпюра поперечных сил.
Рис.3.Графичечкое окно. Эпюра изгибающих моментов.
Рис.4.Графичечкое окно. Эпюра углов поворота.
Рис.4.Графичечкое окно. Эпюра прогибов.
В состав пакета входят программы расчета балок и рам на динамическую
нагрузку и устойчивость, которые могут применяться как для исследований,
так и для решения ряда инженерно-технических задач.
Некоторые студенты приняли участие в исследованиях при помощи пакета программ, создании дополнительных модулей. Это естественно способствует как более глубокому изучению ими методов расчета строительных
конструкций, так и применению компьютерных технологий в своей практической деятельности.
Как показал опыт, работа студентов на персональном компьютере вызывает живой интерес к предмету, стимулирует более глубокое усвоение процессов деформирования.
1. Баженов В. А., Коломиец Л. В., Оробей В. Ф. и др. Строительная механика.
Специальный курс. Применение метода граничных элементов – Одесса: Астропринт, 2003. – 288с. 2. Дащенко А. В., Кирилов В. Х., Коломиец Л. В.,
Оробей В. Ф. МАТLAB в научных и инженерных расчётах – Одесса: Астропринт, 2003-216с. 3. Оробей В. Ф., Ковров А. В. Внедрение системы
МАТLAB в курс сопротивление материалов. Матеріали VIII Міжнародної
науково-методичної конференції “Удосконалення підготовки фахівців” 26-28
травня 2003р. – Одесса: Астропринт, 2003. – С.61-62.