Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie Struktursoftware im Wesentlichen funktioniert?? Lesen Sie einfach weiter, und Sie werden anhand eines Beispiels, das in einem Klassenzimmer für Strukturanalyse entwickelt wurde, herausfinden, wie wir die SkyCiv-Plattform und die Python-Programmierung verwenden können.

ÜBERPRÜFEN SIE DEN Python-Code

Ein kurzer Überblick über die Strukturanalyse

Wir verwenden häufig verfügbare Software, um eine Strukturanalyse zu lösen, was zu Kräften führt, Verschiebung, betont, etc. In einfachen Worten, das Problem fällt in die folgende Form:F.=K.d

F=K∙d

Wo:

  • F sind die Vektorkräfte
  • K ist die Struktursteifigkeit
  • d ist das Verschiebungsfeld

Das Hauptziel besteht darin, eine kontinuierliche Struktur in eine diskrete umzuwandeln “Stücke” einer Baugruppe und analysieren diese, Kräfte und Verschiebungen erhalten. Es muss ein allgemeiner Weg beschritten werden:

  • Vorbereiten: der erste Schritt in der Strukturanalyse, woher wir die Strukturdaten bekommen, Geometrie, Das FE-Modell besteht vollständig aus 3D-Timoschenko-Balken-FE mit 6. DOF, und lädt und finalisiert, wenn das globale Steifigkeitsmatrix ist konstruiert.
  • Verfahren: wo wir den vorherigen Ausdruck lösen, F.=K.d F=K∙d. Einige allgemein anerkannte Methoden zur Lösung des linearen Gleichungssystems sind Gauß-Jordan, Gaußsche Elimination, etc.
  • Nachbearbeitung: der letzte Teil, um die Ergebnisse in Bezug auf Kräfte und Spannungen anzuzeigen, Entwurfsbestimmungen für beide zulässige Spannungsbemessungen einbeziehen.

Beispiel für einen ebenen Rahmen

Das Fallbeispiel besteht aus einem regelmäßigen ebenen Rahmen (Zahl 1).

SkyCiv und Python-Programmierung - Strukturanalyse

Zahl 1. Beispiel für einen strukturellen 2D-Rahmen

Die Eigenschaften des Elements für Spalten, Balken, und Materialien sind:

Strukturelement Bereich, (mm^2) Trägheit, (mm^4)
Säulen 93,000 720,000,000
Träger 140,000 2,430,000,000

Konkrete Eigenschaften:

  • Materialstärke, f'c=20M.P.ein f′c=20MPa
  • Elastizitätsmodul, E.=17000M.P.ein E=17000 MPa

Python-Programmierung und SkyCiv-Modellierung

Jetzt ist es an der Zeit, parallel zur Modellierung in Python und SkyCiv zu arbeiten. Zahl 2 zeigt die Eingabedaten (Knoten, Elemente, Freiheitsgrade, lokale Achsenorientierung) für den in Python entwickelten Code. Sie können die Datei selbst überprüfen und das Beispiel durch diese ausführen link.

SkyCiv und Python-Programmierung - Lokale Steifigkeitsmatrixfunktionen

Zahl 2. Funktion der lokalen Steifigkeitsmatrix

Die Python-Datei verwendet ein funktionales Programmierparadigma, da es im Unterricht einfach zu erklären und zu entwickeln ist. Diese besteht aus Teilen und Erobern, Modularisierung der Codekonstruktion und ihrer Methoden.

ÜBERPRÜFEN SIE DEN Python-Code

Beim Codieren der Methode, Das Wichtigste ist, die anzuwendende mathematische Formulierung zu definieren. Wir verwenden den Euler-Bernoulli-Balken:

In die Zwischenablage kopieren

Die Werteunterschiede (Python-Skript und SkyCiv S3D) sind gering, mit ca 2.90% als Mittelwert.

2. Axialkräfte

SkyCiv und Python-Programmierung - Axialkräfte

Zahl 5. In den Rahmen entwickelte Axialkräfte

Q., kN, SkyCiv Q., kN, Python-Skript (p-Delta-Effekte )%
109.056 109.519 0.423
62.857 62.616 0.383
41.589 43.252 3.845
13.113 11.709 10.707
81.143 81.384 0.296
178.944 178.480 0.2593

Die Werteunterschiede (Python-Skript und SkyCiv S3D) sind gering, mit ca 2.65 % als Mittelwert.

3. Scherkräfte

SkyCiv und Python-Programmierung - Scherkräfte

Zahl 6. Es entwickelten sich Scherkräfte im Rahmen

Q., kN, SkyCiv Q., kN, Python-Skript (p-Delta-Effekte )%
35.318 35.039 0.790
35.318 35.039 0.790
-11.569 13.252 12.700
-11.569 13.252 12.700
62.857 62.616 0.383
-81.143 -81.384 0.296
46.199 46.903 1.501
-97.801 -97.097 0.720
41.569 43.252 3.891
41.569 43.252 3.891
54.682 54.961 0.508
54.682 54.961 0.508

Die Werteunterschiede (Python-Skript und SkyCiv S3D) sind gering, mit ca 3.22% als Mittelwert.

4. Biegemomente

SkyCiv und Python-Programmierung - Biegemoment

Zahl 7. In den Rahmen entwickelte Momente

Q., kN-m, SkyCiv Q., kN-m, Python-Skript (p-Delta-Effekte )%
-130.993 -133.213 1.667
80.916 77.022 4.812
37.358 42.713 12.537
-32.057 -36.797 12.881
-32.057 -36.797 12.881
-141.776 -149.400 5.103
43.558 34.309 21.234
-266.054 -266.859 0.302
107.639 110.109 2.243
-141.776 -149.400 5.103
169.676 173.016 1.930
-158.415 -156.749 1.052

Die Werteunterschiede (Python-Skript und SkyCiv S3D) sind gering, mit ca 6.81% als Mittelwert.

5. Fazit

Dieser Beitrag hat als Test gedient, dass die SkyCiv-Plattform ist aufgrund seiner leistungsstarken Kapazitäten in der Strukturanalyse eine hervorragende Ressource für Bildungszwecke. Verwendung von Python-Programmierung und Vergleich der Ergebnisse mit genauer Software wie SkyCiv, ist ein Muss, das jeder Ingenieurkurs in seinen Kerninhalt aufnehmen muss.