Численное моделирование динамических систем с большим числом степеней свободы на импульсные воздействия
Применение программного комплекса Ansys для расчета гидродинамического смесителя. Моделирование избыточного давления на фасад здания для двух режимов детонации. Преимущества программных продуктов, в основе которых лежит численное моделирование.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 753,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Численное моделирование динамических систем с большим числом степеней свободы на импульсные воздействия
Е.В. Зотова, Л.Н. Панасюк
Для реализации каких-либо натурных экспериментов в рамках научного исследования необходимы порой большие затраты как физические, так и экономические. Чтобы поставить опыт на какие-либо динамические испытания необходимо дополнительное оборудование, в зависимости от поставленной задачи, анализ полученных экспериментальных данных и пр.
В свою очередь, для получения определенных результатов большую роль играет сложность постановки эксперимента. Не всегда удается выполнить те, или иные задачи в рамках натурного эксперимента для достижения необходимого результата. Особенно это отражено в динамической постановке задачи. Если эксперименты, к примеру, связанны с гидро и аэродинамикой, то реализовать подобный эксперимент очень сложно - не всегда жидкость, или газ в определенном пространстве ведет себя одинаково, следовательно порой трудно определить результат, который получится в ходе подобного эксперимента. Это касается и динамических экспериментов разрушающего характера, связанных с большими рисками как для используемой аппаратуры и оборудования, так и для человека, находящегося поблизости.
Поэтому в данных случаях целесообразно применять численные эксперименты. При численных расчетах вероятность получения точного и с малой долей погрешности результата возрастает. Преимущество так же в том, что количество экспериментов не ограниченно, и временные рамки гораздо шире.
Рис. 1 Применение программного комплекса Ansys для расчета гидродинамического смесителя
Благодаря прогрессу технологии ушли далеко вперед. На сегодняшний день основная часть деятельности человека компьютеризирована. В научной сфере это позволило создавать программные комплексы, решающие любые задачи различной степени сложности. Данные программы ориентированы на разные сферы научного интереса как в гуманитарных отраслях - экономике, медицине, криминалистике, так и в технических - космических, строительных, и др. Особенно это касается расчетных направлений.
Рис. 2 Результаты расчетов температурного состояния теплообменника
В строительной сфере есть свои подразделы. Например программный комплекс ЛИРА включает в себя: ЛИР-АРМ - конструирующую систему армирования, ЛИР-СТК - стальные конструкции, ЛИР-КС - конструктор сечений и пр., что предполагает его широкое применение. Во все расчетные программы, такие как Лира, Ansys, MicroFE в основном, заложены численные методы. По результатам расчета, пользователь может получить плоскостное, или пространственное изображение рассматриваемого объекта. Современные программные комплексы позволяют так же задействовать численное моделирование. Таким образом, результат можно получить в виде анимационной графики где может быть представлен результат, или сам эксперимент в течение определенного заданного промежутка времени. Ниже приведен пример моделирования процесса прогрессирующего разрушения конструкции при сейсмических и аварийных воздействиях в нелинейной динамической постановке.
Рис. 3 Процесс разрушения здания во времени
Численные эксперименты очень упрощают и гарантируют определенную степень безопасности при проведении некоторых экспериментов. В свою очередь - минимальные трудовые затраты и экономические ресурсы.
При рассмотрении импульсных задач, возникают свои сложности. При изучении ударных, взрывных и пр. нагрузок от естественных, или искусственных очагов того или иного происшествия принято заменять их на импульсные воздействия (нагрузки). Динамические эффекты в рассматриваемом объекте от подобных воздействий имеют приближенно одинаковую структуру. Основным результатом является график импульсного колебания с учетом коэффициента демпфирования.
Рис. 4 Избыточное давление на фасад здания для двух режимов детонации
Поэтому при изучении данных воздействий в численной постановке рассматривается одна и та же задача с импульсной нагрузкой. Иными являются лишь исходные данные - сила и мощность удара, радиус (обширность) очага, и др. параметры. Численное моделирование подобных задач позволяет охватить широкий спектр возможных вариантов событий, так же сократить временные рамки - быстрее и точнее получить необходимый результат. Здесь же преимущество в том, что на реальных экспериментальных площадках порой нет возможности поставить эксперимент, например, на взрывоустойчивость всей конструкции, а не только ее части, и т.д.
В ходе исследования подобных импульсных нагрузок число экспериментальных данным с каждым разом возрастает в зависимости от масштабности задачи. Так же возникает временной фактор исследуемых событий. Взрывы и ударные воздействия занимают всего доли секунд, поэтому для получения всей картины масштабности исследуемого процесса необходим очень маленький шаг по временной шкале. Современные программные комплексы позволяют рассматривать подобные системы с большим числом степеней свободы, однако ресурсы ЭВМ порой затягивают временные рамки получения результата. Поэтому при расчете подобных систем с большим числом степеней свободы для снижения потребности во времени можно учитывать схему прямого явного интегрирования:
Вручную подобные расчеты сложно вести. Современные программные продукты, в основе которых лежит численное моделирование позволяют рассмотреть динамические системы с большим числом степеней свободы и получить наглядный результат. Однако для экономии времени и получения более точных данных на меньшей временной шкале можно вносить изменения в расчетный процесс на примере дополнительных модулей.
Литература
численный моделирование программный продукт
1. Мкртычев О.В., Мкртычев А.Э. Расчет большепролетных и высотных сооружений на устойчивость к прогрессирующему обрушению при сейсмических и аварийных воздействиях в нелинейной динамической постановке // ЦНИИСК, МГСУ.
2. LS-DYNA. Воздействие взрыва на здания и сооружения. // Режим доступа http://www.cae-services.ru/.
3. Марчук Г.И Методы вычислительной математики. М.: Наука.1980.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка в среде программирования LabVIEW прикладного программного обеспечения для организации взаимодействия с измерительной и управляющей аппаратурой. Моделирование линейных непрерывных и замкнутых систем. Численное решение дифференциальных уравнений.
реферат [213,1 K], добавлен 18.03.2011Структурно-информационный анализ методов моделирования динамических систем. Математическое моделирование. Численные методы решения систем дифференциальных уравнений. Разработка структуры програмного комплекса для анализа динамики механических систем.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 14.05.2010Схема электрической цепи (источник переменного тока, катушка индуктивности, конденсатор, набор резисторов и ключ). Вывод системы дифференциальных уравнений. Численное интегрирование (методы левых и средних прямоугольников). Блок-схемы и программные коды.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 09.06.2012Моделирование как основная функция вычислительных систем. Разработка концептуальной модели для системы массового обслуживания и ее формализация. Аналитический расчет и алгоритмизация модели, построение блок-диаграмм. Разработка и кодирование программы.
курсовая работа [164,8 K], добавлен 18.12.2011Моделирование разработки системы тестирования остаточных знаний на основе компетентностного подхода с помощью нескольких этапов: моделирование бизнес-процесса, планирование работ, UML-моделирование, моделирование данных логического и физического уровня.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 14.12.2012Понятие и условие устойчивости бистабильной системы. Исследование модели "нагреватель - охлаждающая жидкость", построение фазового портрета стационарных состояний нагревателя. Компьютерное моделирование данной системы в пакете model vision studium.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.06.2013Моделирование информационной системы, представляющей собой узел коммутации сообщений, который состоит из входного буфера, процессора, двух выходных буферов и двух выходных линий. Организация экспериментов с данной моделью, оценка ее адекватности.
курсовая работа [207,5 K], добавлен 15.02.2012Особенности моделирования гемодинамики. Одномерная модель течения крови в артериях и ее взаимодействия с подвижными стенками. Численное решение дифференциального уравнения с граничными условиями одномерной модели методами прямых и ортогональной прогонки.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 24.09.2012MicroCAP-8 как универсальный пакет программ схемотехнического анализа. Задание параметров моделирования, характеристика команд. Меню режимов расчета переходных процессов. Расчет частотных характеристик, передаточных функций по постоянному току и режима.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 16.03.2011Информационные технологии и их применение при проектировании, отладке, производстве и эксплуатации программных средств, в машиностроении, приборостроении, металлургии, энергетики. Алгоритм расчета клапанных пружин. Моделирование в конструкторских задачах.
курсовая работа [431,8 K], добавлен 30.06.2011Исследование тепловых полей при индукционном подогреве стыков труб различными индукторами при различной частоте. Разработка численной двухмерной электротепловой модели индукционной системы в среде ANSYS; характеристики катушечного и петлевого индукторов.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 27.09.2012Моделирование узла коммутации сообщений, который состоит из входного буфера, процессора, двух выходных буферов и двух выходных линий. Разработка структурной схемы имитационной модели, описание ее функционирования. Выбор программных средств моделирования.
курсовая работа [197,1 K], добавлен 20.02.2012О методе конечных элементов. Методика анализа формоизменяющих операций листовой штамповки с использованием программного комплекса ANSYS\LS-DYNA. Анализ операции осесимметричной вытяжки тонколистовой заготовки. Отображение значений напряжений и деформаций.
дипломная работа [4,3 M], добавлен 10.09.2013Вывод системы дифференциальных уравнений. Описание методов численного решения задачи Коши. Моделирование переходных процессов в электрической цепи. Решение задачи аппроксимации. Расчет количества теплоты, выделившейся на резисторе, реализация в MathCAD.
курсовая работа [202,5 K], добавлен 11.11.2013Графическое моделирование IDEF0 и интегрированное средство моделирования ARIS. Примеры графического построения процессов и проекта в каждом из выбранных технологических продуктов. Преимущества и недостатки использования данных продуктов в управлении.
курсовая работа [861,4 K], добавлен 16.02.2012Эффективность построения и использования корпоративных информационных систем. Описание программных систем имитационного моделирования сетей. Обозначения и интерфейс программы "Net-Emul". Использование маршрутизатора (роутера) как сетевого устройства.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 22.12.2011Моделирование термодинамической системы с распределенными параметрами, случайных процессов и систем. Статистическое (имитационное) моделирование физических процессов, его результаты. Компьютерное моделирование систем управления с помощью пакета VisSim.
методичка [2,7 M], добавлен 24.10.2012Основные численные методы моделирования. Понятие метода конечных элементов. Описание основных типов конечных элементов и построение сетки. Реализация модели конструкции в пакете ANSYS, на языке программирования C#. Реализация интерфейса пользователя.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 22.01.2016Определение понятия трехмерной компьютерной графики. Особенности создания 3D-объектов при помощи булевых операций, редактируемых поверхностей, на основе примитивов. Моделирование трехмерных объектов при помощи программного пакета Autodesk 3ds Max.
дипломная работа [4,2 M], добавлен 13.04.2014Применение метода имитационного моделирования с использованием генератора случайных чисел для расчета статистически достоверных переменных. Создание программы на языке GPSS. Результаты моделирования диспетчерского пункта по управлению транспортом.
курсовая работа [399,9 K], добавлен 28.02.2013
