STAR_T ( РосТИМ)_3 презентация

Программный комплекс «STAR_T» предназначен для проведения пространственных расчетов наземных заглубленных и подземных сооружений совместно с грунтовым основанием и окружающим грунтовым массивом на действие произвольных в пространстве и времени нагрузок
Назначение комплекса

Состав программного комплекса
В состав комплекса входят три независимых расчетных модуля:
QUASISTATIС
DYNAMIС
FILTRATION
Для подготовки исходных данных расчета и для анализа результатов расчета дополнительно разработаны
Препроцессор
Постпроцессор

Модуль
QUASISTATIС
Предназначен для проведения упругих и нелинейных статических расчетов пространственных систем с произвольной пространственной геометрией, расчетов многошаговых статических нагружений, последовательности возведения.
В результате решения определяются параметры напряженно-деформированного состояния системы: напряжения, деформации, усилия, а так же кинематические параметры (перемещения) во всех точках области.

Модуль
DYNAMIC
Предназначен для проведения упругих и нелинейных динамических расчетов пространственных систем с произвольной пространственной геометрией расчет сейсмических, ударных, вибродинамических, гармонических и импульсных и произвольно заданных динамических нагрузок.
В результате решения определяются параметры напряженно-деформированного состояния системы: напряжения, деформации, усилия, а так же кинематические параметры (перемещения, скорости, ускорения) во всех точках области. В заданных точках области выводятся графики ударных спектров и графики изменения заданных величин

Модуль
FILTRATION
Предназначен для проведения расчетов водопритоков и исследования фильтрационных процессов в расчетных областях с произвольной пространственной геометрией, влияния фильтрационных процессов на напряженно-деформированное состояние сооружения и грунтового массива, а так же влияние нагружения на фильтрационные процессы в грунте во времени.
В результате решения в каждой точке расчетной области определяются параметры напряженно-деформированного состояния: напряжения, деформации, перемещения, а также параметры фильтрации - поровое давление жидкости в грунте, скорости движения жидкости и водопритоки

Подготовка исходных данных
Для подготовки исходных данных применяется препроцессор, который позволяет:
создавать геометрию области;
разбивать на конечные элементы;
задавать характеристики упругих и неупругих материалов, параметры армирования;
задавать нагрузки с определением их типа, места приложения, направления и времени действия нагрузки;
задавать точки вывода графиков требуемых величин, а в динамическом расчете – точек для расчета ударных спектров.

Работа препроцессора

Элементарные объемы и автоматически
генерируемый конструктив

Процессор
При решении задач используются процедуры прямого и итерационного решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Для задач большой размерности при использования 64-х разрядных ЭВМ разработан собственный итерационный «решатель», позволяющий проводить быстродействующие расчеты, используя весь ресурс памяти ЭВМ. Использован метод сопряженных градиентов с предобуславливанием и без него. Предобуславливание применяется при решении задач с геометрией области, содержащей криволинейные поверхности. В качестве конечного элемента используется только трехмерный 8-точечный изопараметрический трапецоид.

Примеры расчета
аналитическая сфера с квадратной образующей

Примеры расчета
нагружение куба сосредоточенной силой

Примеры расчета
вертикальные и горизонтальные пересечки

Примеры расчета
вертикальные и горизонтальные пересечки

Примеры расчета
сейсмическое воздействие

Примеры расчета
сейсмическое воздействие

Примеры расчета
сейсмическое воздействие

Примеры расчета
сейсмическое воздействие

Примеры расчета
сейсмическое воздействие

Примеры расчета
сейсмическое воздействие

Примеры расчета
сейсмическое воздействие

Примеры расчета
убежище ГО (расчетная модель)
Железобетон
Грунт
Нагрузка

Примеры расчета
убежище ГО (визуализация результата)

Сравнение явного и неявного
динамических расчетов
Целью численного эксперимента является исследование возможностей и границ применения методов прямого динамического расчета на примере явной и неявной схемы численного интегрирования на так называемых длительных (более 0.5 сек и с частотами порядка от 0.01 сек-1) временах и растянутых во времени динамических процессах, свойственных сейсмоколебаниям и другим вибродинамическим процессам.

Сравнение явного и неявного
динамических расчетов
Проводилось исследование процесса сейсмовоздействия продолжительностью 1 сек. На примере данной задачи было проведено сравнение результатов прямого динамического расчета с использованием явного и неявного методов. Исходное сейсмовоздействие магнитудой 7 баллов моделировалось заданием скоростей смещения определенных точек основания V=10 см/сек.

Сравнение явного и неявного
динамических расчетов
Расчет по явной схеме
Для динамического расчета по явной схеме задавался минимальный шаг по времени, обеспечивающий устойчивость решения и равный 1Е-5 сек. Для проведения расчета продолжительностью 1 сек требуемое количество шагов по времени ─ 100 000.
Время затраченное на расчет 1000 шагов ─ 5 минут.
Время решения всей задачи ─ 500 минут или 8 часов 20 минут

Сравнение явного и неявного динамических расчетов
Расчет по неявной схеме
Размерность задачи:
СЛАУ ─ 58 752
Ширина ленты ─ 56352
Метод решения — итерационный решатель, разработанный авторами программного комплекса SCGM_STAR_T
Шаг по времени - 0.01 сек.
Количество шагов по времени - 100
Время расчета одного шага по времени (решение СЛАУ) ─ 20 сек
Время решения задачи - 32 минуты

Сравнение явного и неявного
динамических расчетов
Использовались компиляторы языка Fortran:
Compaq х86 с библиотекой IMSL и собственным решателем SCGM
Intel с собственным решателем SCGM.
Расчеты проводились на ПЭВМ с ОС Windows XP х86 процессором и 2Гб оперативной памяти и ПЭВМ с ОС Windows 8 х64 процессором и 16Гб оперативной памяти.

Сравнение явного и неявного
динамических расчетов
Сравнение производительности компиляторов различных производителей
Размерность задачи ─ 127 008
Ширина ленты ─ 67473

Результаты расчета

Явная с искусственной упругой вязкостью ─ верхний ригель покрытия, AMAX=85 м\сек2

Явная упругость без
вязкости ─ верхний ригель покрытия
АМАХ=650 м\сек2

Явная с искусственной упругой
вязкостью ─ верхний ригель покрытия
АМАХ=160 м\сек2

Неявная упруго-пластическая
верхний ригель покрытия АМАХ= 150 м\сек2

Явная вязко-упругая ─
ригель 1 этажа АМАХ=40-70 м\сек2

Явная с искусственной
упругой вязкостью ─ ригель 1 этажа
АМАХ=70-115 м\сек2