ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Проектирование сводится либо к задачам синтеза, либо к задачам анализа. Проектирование, в отличие от синтеза, включает весь процесс разработки проекта, а синтез характеризует часть этого процесса, когда создается вариант, не обязательно окончательный, то есть синтез как задача может выполняться при проектировании итерационно, переплетаясь с решением задач анализа. Для дискретных объектов задача синтеза является задачей определения структуры.

Анализ конструкции - это изучение ее свойств, при анализе не создаются новые объекты, а исследуются заданные. Задача анализа также имеет место в практике оценки моделей реальных длительно эксплуатируемых объектов на предмет их надежности при учете накопившихся отклонений от проектного состояния.

Синтез и анализ совместно выступают в процессе проектирования. Синтез технических объектов нацелен на создание новых вариантов, а анализ используется для оценки этих вариантов. На основе разработанных методов, физических и математических моделей и алгоритмов представляется возможным в комплексе решать задачи проектирования, анализа несущей способности, различных исследований работы конструкций высотных опор (рис.1) путем создания следующих программных модулей:

1. Модуль геометрических расчетов, включающий определение габаритов панелей и длин конструктивных элементов.

2. Модуль расчета нагрузки, в котором производится определение основных нагрузок (гравитационных и статической составляющей ветровой нагрузок). При сборе ветровой нагрузки проводится определение аэродинамических характеристик расчетных участков и элементов.

3. Модуль синтеза расчетной схемы объекта, включающий дискретизацию на узлы и стержни расчетной схемы, определение жесткостей, сосредоточенных и распределенных масс, определение статических узловых нагрузок на расчетную схему.

4. Модуль определения внутренних усилий и перемещений. Выполняет статический расчет, где находятся внутренние усилия и перемещения от статической составляющей нагрузки, а также динамический расчет, при котором определяются частоты собственных колебаний, динамические добавки к статической нагрузке и внутренним силовым факторам и перемещениям от собственных колебаний сооружения, расчет результирующих значений внутренних усилий и перемещений.

5. Модуль расчета на устойчивость.

6. Модуль определения внутренних усилий в стержнях конструкции и оцен­ки напряженно-деформированного состояния элементов опор.

7. Модуль конструктивных расчетов (в случае решения прямой задачи).

Рис. 1 Архитектура программного обеспечения САПР высотных объектов

Схема на рис.2 отражает последовательность процедур при проектировании. В связи с итерационным характером проектирования процедуры по схеме могут выполняться многократно.

На каждом уровне процесс проектирования представляется как решение совокупности задач. Разработка блока по предъявленному техническому заданию начинается с синтеза структуры. Исходный вариант структуры генерируется, а затем оценивается с позиций удовлетворения условий работоспособности.

Для каждого варианта структуры предусматривается оптимизация параметров. Оптимизация осуществляется путем многократного анализа. Если для варианта структуры выполнилось условие работоспособности, то задача синтеза считается решенной. В противном случае осуществляется переход к генерации нового варианта структуры. Если перебор многих вариантов не приводит к успеху, ставится вопрос о параметре технического задания на разработку этапа проектирования.

Рис. 2 Логическая схема решения проектных задач

При проектной деятельности инженеры используют в разумном сочетании экспериментальные, расчетные и инструктивно-эвристические методы проектирования. В любом из случаев процессу проектирования предшествует принятие за основу какого-либо условного (начального) проектного решения (или нескольких). Основные подходы к решению задачи проектирования:

- полный перебор и сравнение качественных характеристик законченных вариантов структурных решений (известных типовых конструкций) в качестве альтернатив, при этом синтез, как таковой, отсутствует;

- использование эвристических фактов и правил, позволяющих проектировщику интуитивно выбирать удачные или наиболее рациональные направления синтеза структуры без полного перебора всех альтернатив;

- метод последовательного синтеза, когда некоторый исходный вариант решения подлежит уточнению структурно-параметрических особенностей в процессе эволюционного синтеза путем коррекции эвристическими методами.

Созданная система САПР высотных объектов успешно обеспечивает выполнение перечисленных принципиальных подходов, а также предлагает свой вариант начального структурно-параметрического решения, сгенерированный по критерию оптимальности - расходу металла.

Цель решения обратной задачи формулируется следующим образом: при заданных физико-механических характеристиках элементов, геометрических параметрах системы, известном поле внешних воздействий определить максимальные значения напряжений в сечениях элементов и оценить их несущую способность. Процесс проектирования, в случае неудовлетворительной несущей способности элементов, носит итерационный характер, поскольку изменение характеристик усиливаемого элемента приводит к перераспределению усилий между элементами расчетной схемы.

Созданный программный продукт позволяет осуществлять как прямое проектирование в широком диапазоне результирующей информации, так и оценку несущей способности эксплуатируемых конструкций, и является мощным исследовательским аппаратом в руках проектировщика.