Введение, Обзор проблематики. Постановка задачи, История метода конечных элементов. Известные исследователи и научные работы в области - Реализация метода конечных элементов для расчета ферменных конструкций под ОС Android
Метод конечных элементов (МКЭ) жесткости возник в аэрокосмической отрасли. Исследователи рассматривали различные подходы к анализу сложных частей самолета, используя при этом теорию упругости, энергетический принцип в строительной механике, метод гибкости и метод матрицы жесткости. На основе анализа этих методов возник метод прямой жесткости, который был разработан для эффективной оценки сложных структур, содержащих большое количество элементов. Он широко применяется в моделировании структурного анализа.
В данной выпускной квалификационной работе рассмотрена история МКЭ, известные исследователи в этой области. Были даны необходимые определения, определено нужное программное обеспечение. Также представлены теоретические аспекты метода. В результате были получены программы на языке JAVA в Android Studio и MATLAB, в которой задаются свойства элементов и различные условия нагрузки, программа автоматически оценивает конструкцию и генерирует прогиб конструкции для пользователя.
Обзор проблематики. Постановка задачи
История метода конечных элементов. Известные исследователи и научные работы в области
Историческими предшественниками метода конечных элементов (МКЭ) были различные методы строительной механики и механики деформируемого твердого тела. В 19 веке французский математик и физик Пуассон предлагал рассматривать сплошную среду как систему конечных объемов, а Д. Максвеллом и А. Кастильяно были заложены основы анализа стержневых конструкций. После этого были сформулированы метод сил и затем метод перемещений. Благодаря техническому прогрессу в 20 веке произошло быстрое развитие в области авиации и космонавтики, что поспособствовало возникновению различных матричных методов анализа конструкций. Значительный вклад в развитие строительной механики внес Д. Аргирис.
Первое сообщение о расчете конструкций методом конечных элементов появилось в 1956 г. в статье М. иТернера, Р. Клафа, Г. Мартина и Л. Топпа. Р. Клаф в 1960 г. ввел термин "конечные элементы". [10] В 1959 Д. Тернер предложил метод прямой жесткости в качестве компьютерной реализации метода конечных элементов. В 1963 году метод получил широкую известность после того, как была доказана его связь с методом Рэлея -- Ритца, который сводит поставленную задачу к системе линейных уравнений равновесия и ищет приближенное решение. Область применения МКЭ значительно расширилась в 1968 году. Было установлено, что уравнения, определяющие элементы в задачах, могут быть получены с помощью метода Галеркина или метода наименьших квадратов. Эти факты повлияли на обоснование МКЭ, который стал применяться для численного решения дифференциальных уравнений и построения дискретных аппроксимаций.[9]
Дальнейшие исследования были нацелены на получение программного обеспечения с открытым исходным кодом для реализации этого метода. В конце 1960-x NASA выпустило ПО NASTRAN для аэрокосмического анализа.[6] Строгое математическое обоснование для метода конечных элементов был представлено в 1973 году Джорджом Фиксом и Гильбертом Стренгом. Наиболее известная их публикация - "Теория метода конечных элементов". В ней рассматривается влияние различных факторов на вычислительную эффективность метода конечных элементов. [7]
В настоящее время существует большое количество современных МКЭ комплексов, такие, как Ansys, MSC/Nastran или SAP-7, включающих в себя тепловые, жидкостные и структурные компоненты. Появление таких продуктов позволило ускорить процесс проектирования объектов аэрокосмической, авиационной или машиностроительной отрасли в десятки раз.[8]
Похожие статьи
-
Метод конечных элементов является численным методом для нахождения приближенных решений физических задач. В основе этого метода лежит разделение...
-
Теоретические аспекты поставленной задачи В этой части проекта будут объяснены этапы применения МКЭ для плоской фермы. В первой главе было рассмотрено...
-
Для реализации поставленной задачи методом конечных элементов будут использованы следующие программные обеспечения (ПО): - MATLAB - ПО и одноименный язык...
-
Наиболее распространенной реализацией МКЭ является метод прямой жесткости, применяемый для компьютерного моделирования сложных структур. Это матричный...
-
Для решения трехмерной задачи упругости с помощью метода конечных элементов были заданы следующие основные параметры: [1]. Количество секций. [2]....
-
Рассмотрим особенности программирования под Android. Класс Activity - самый важный класс, из которого строится приложение Android. Этот класс...
-
Конечно-элементный анализ широко применяется при решении задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидро - и газодинамики, электро - и...
-
На основе двухмерной задачи упругости методом прямой жесткости была произведена реализация трехмерного случая в программном обеспечении MATLAB и Android...
-
Ферменная конструкция представляет собой стержневую систему. При замене жестких узлов шарнирами, она остается геометрически неизменяемой и удовлетворяет...
-
С помощью диалоговых окон были отображены задания, их выбор, поля для ввода входных данных, заполняемые по умолчанию, полученный результат и визуализация...
-
В работе возникает необходимость выбора предметной области, в которой будет тестироваться каскадный классификатор. Главными вопросами на данном этапе...
-
В качестве доступного инструментария были рассмотрены две открытые кроссплатформенные библиотеки для разработки C++ приложений WxWidgets и Boost ,...
-
Введение - Технологии больших данных: анализ и выбор решения для реализации проекта
В конце 2000х годов были уже сформированы решения класса Business Intelligence, которые являются альтернативой традиционным методам управления базами...
-
Постановка задачи Имеющаяся база данных SQL имеет недостаточное количество полей и таблиц, не имеет упорядоченной структуры пользователей для работы с...
-
Постановка задачи Основная задача автоматизации документооборота в работе состоит в оптимизации бизнес-процесса на уровне обработки документов...
-
Описание классов и методов - Обзор проблематики и теоретических основ электронного документооборота
В данной работе реализован один публичный класс Form1, в котором и происходит основной функционал программы, посредством выполнения методов по кнопкам....
-
Определение документооборота Для начала разберемся, что же означает термин "система электронного документооборота", что включается это понятие и в чем...
-
Расчет экономической эффективности статическим методом Простые или статические методы базируются на допущении равной значимости доходов и расходов в...
-
Введение в искусственный интеллект - Искусственный интеллект
Понятие "интеллект" впервые возникло в психологии. Психологи считают, что интеллект - это "свойство личности, выражающееся в способности глубоко и точно...
-
Для осуществления первой задачи данной работы был проведен проведение подробный анализ семи наиболее распространенных технологий работы с Большими...
-
Управление дорожным движением осуществляется адаптивной компьютерной системой, которая, измеряя реальные потоки транспорта на дороге, оптимизирует...
-
Введение - Разработка веб-редактора для описания лексико-семантических шаблонов на визуальном языке
Объем неупорядоченной и неструктурированной текстовой информации неуклонно растет, поэтому задача ее быстрой и качественной обработки актуальна сегодня...
-
Предложенный подход к решению задач исследования Используя в качестве основы присутствующее в наличии программное обеспечение, которое применимо к...
-
Построение модели предметной области с помощью описания структур данных и программного кода является классическим подходом в разработке ИС. Зачастую...
-
Постановка задачи нечеткого управления Была рассмотрена задача по прогнозированию износа (в микрометрах) тормозных дисков автомобилей. Входные данные:...
-
Вариант №1 1. Выбрать и обосновать наиболее эффективный метод решения задачи. 2. Разработать алгоритм и программу для решения задачи в общем виде. 3....
-
Для решения задачи №3 необходимо ввести исходные данные в электронную таблицу, т. е. таблицы 1,2 (рисунок 16). Рисунок 16 - Ввод исходных данных в...
-
Вычислить максимум функции F(x)=-L(x1)x2+3.1L(x2)x+5 на отрезке [a;b] с точностью е. L(x1), L(x2) - значения интерполяционного многочлена, построенного...
-
Постановка задачи Назначением сайта является помощь пользователям интернета в короткие сроки находить ответ на интересующий вопрос. Пользователи,...
-
Коэффициенты квадратной матрицы А и вектора b Таблица 1 - Коэффициенты квадратной матрицы А и вектора b № Вар Коэффициенты квадратной матрицы А и вектора...
-
Анализ предметной области Описание ПО решаемой задачи Предметной областью задачи № 2 также является процесс оплаты денежных средств по кредиту. Решается...
-
Введение - Программные и аналитические решения финансовых и экономических задач
Табличные процессоры - одно из важнейших средств для решения задач широкого назначения. Табличные процессоры в силу своей наполненности включены в пакет...
-
Входная информация разделяется на условно-постоянную и оперативно-учетную информацию. - Условно-постоянная информация включает в себя справочные данные о...
-
Составление частотного уравнения методом последовательного расщепления Рисунок 3.1 - Исходная модель. Расщепим ее на массе 2 Рисунок 3.2 - Расщепление на...
-
В данной дипломной работе для автоматизации процесса документооборота в банке использовалось такое программное обеспечение, как Microsoft Visual Studio...
-
ANSYS - универсальная программная система конечно-элементного (КЭ) анализа, которая на протяжении последних 30 лет является одним из мировых лидеров в...
-
Целью практики является закрепление знаний, полученных в процессе изучения дисциплин "Конструирование программ и языки программирования" и "Основы...
-
Постановка задачи., Практическая часть. Ход работы - Автоматизация регрессионного тестирования
В проекте несколько раз в течение жизненного цикла тестируемого продукта проводится ручное регрессионное тестирование такой функциональности, как...
-
Высокая плотность размещения элементов ЭВА создает большие трудности при реализации соединений между ними. В этой связи задача размещения элементов на...
-
Введение, Ядро Parasolid - Ядро Parasolid
ANSYS -- универсальная программная система конечно-элементного (МКЭ) анализа, существующая и развивающаяся на протяжении последних 30 лет, является...
Введение, Обзор проблематики. Постановка задачи, История метода конечных элементов. Известные исследователи и научные работы в области - Реализация метода конечных элементов для расчета ферменных конструкций под ОС Android