Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς λειτουργεί ουσιαστικά το δομικό λογισμικό? Απλώς συνέχισε να διαβάζεις, και θα βρείτε πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την πλατφόρμα SkyCiv και τον προγραμματισμό Python μέσα από ένα παράδειγμα που αναπτύχθηκε σε μια τάξη Δομικής Ανάλυσης.

ΔΕΙΤΕ ΤΟΝ κώδικα της python

Μια γρήγορη ανασκόπηση της δομικής ανάλυσης

Συχνά χρησιμοποιούμε διαθέσιμο λογισμικό για την επίλυση μιας δομικής ανάλυσης, που έχει ως αποτέλεσμα δυνάμεις, μετατόπιση, στρες, και τα λοιπά. Με απλά λόγια, το πρόβλημα πέφτει στην παρακάτω μορφή:φά=κρε

F=K∙ρε

Οπου:

  • F είναι οι διανυσματικές δυνάμεις
  • K είναι η ακαμψία της δομής
  • d είναι το πεδίο μετατόπισης

Ο κύριος στόχος είναι η μετατροπή μιας συνεχούς δομής σε διακριτή “κομμάτια” ενός συγκροτήματος και να το αναλύσετε, λήψη δυνάμεων και μετατοπίσεων. Πρέπει να ακολουθηθεί ένας γενικός δρόμος:

  • Προεπεξεργασία: το πρώτο βήμα στη δομική ανάλυση, όπου παίρνουμε τα δεδομένα δομής, γεωμετρία, ιδιότητες υλικού, και φορτώνεται και οριστικοποιείται όταν κατασκευάζεται ο συνολικός πίνακας ακαμψίας.
  • Επεξεργάζομαι, διαδικασία: όπου λύνουμε την προηγούμενη έκφραση, φά=κρε F=K∙ρε. Μερικές μέθοδοι γενικά αποδεκτές για την επίλυση του συστήματος γραμμικών εξισώσεων είναι το Gauss-Jordan, Gaussian εξάλειψη, και τα λοιπά.
  • Μεταδιεργασία: το τελευταίο μέρος για να εμφανιστούν τα αποτελέσματα όσον αφορά τις δυνάμεις και την πίεση, αν είναι απαραίτητο.

Παράδειγμα επίπεδου πλαισίου

Το παράδειγμα περίπτωσης αποτελείται από ένα κανονικό επίπεδο πλαίσιο (Φιγούρα 1).

Προγραμματισμός SkyCiv και Python - Δομική ανάλυση

Φιγούρα 1. Παράδειγμα δομικού 2D πλαισίου

Ιδιότητες του στοιχείου για στήλες, δοκάρια, και υλικά είναι:

Δομικό στοιχείο Περιοχή, (mm^2) Αδράνεια, (mm^4)
Στήλες 93,000 720,000,000
δοκοί 140,000 2,430,000,000

Ιδιότητες σκυροδέματος:

  • Αντοχή υλικού, φάντο=20ΜΠένα f′c=20MPa
  • Το μέτρο του Young, μι=17000ΜΠένα E=17000MPa

Προγραμματισμός Python και μοντελοποίηση SkyCiv

Τώρα είναι η ώρα να ξεκινήσετε να εργάζεστε παράλληλα με το modeling σε Python και SkyCiv. Φιγούρα 2 δείχνει τα δεδομένα εισόδου (κόμβοι, στοιχεία, βαθμοί ελευθερίας, τοπικός προσανατολισμός άξονα) για τον κώδικα που αναπτύχθηκε στην Python. Μπορείτε να ελέγξετε μόνοι σας το αρχείο και να εκτελέσετε το παράδειγμα μέσω αυτού Σύνδεσμος.

Προγραμματισμός SkyCiv και Python - Συναρτήσεις τοπικής μήτρας ακαμψίας

Φιγούρα 2. Συνάρτηση τοπικής μήτρας ακαμψίας

Το αρχείο Python χρησιμοποιεί ένα παράδειγμα λειτουργικού προγραμματισμού επειδή είναι εύκολο να εξηγηθεί και να αναπτυχθεί στην τάξη. Αυτό συνίσταται στη διαίρεση και την κατάκτηση, διαμορφώνοντας την κατασκευή του κώδικα και τις μεθόδους του.

ΔΕΙΤΕ ΤΟΝ κώδικα της python

Κατά την κωδικοποίηση της μεθόδου, Το πιο σημαντικό είναι να ορίσετε τη μαθηματική διατύπωση που θα εφαρμοστεί. Θα χρησιμοποιήσουμε τη δοκό Euler Bernoulli:

Αντιγραφή στο πρόχειρο
[/fusion_text]
ΔΕΙΤΕ ΤΟΝ κώδικα της python

Συνοψίζοντας, τα βήματα που απαιτούνται για την εκτέλεση της ανάλυσης με χρήση προγραμματισμού Python είναι τα εξής (Αναπαράγουμε ορισμένα μέρη του σεναρίου Python):

  • Ορίστε τους κόμβους και τις συντεταγμένες τους (xi, = Μικτό εμβαδόν διατομής )
Αντιγραφή στο πρόχειρο
  • Προσδιορίστε τον συνολικό πίνακα ακαμψίας για κάθε στοιχείο (κιλό)
Αντιγραφή στο πρόχειρο
  • Συναρμολόγηση της συνολικής μήτρας ακαμψίας δομής (Sg )
Αντιγραφή στο πρόχειρο
  • Προσδιορίστε το συνολικό διάνυσμα φορτίου για κάθε στοιχείο και συναρμολογήστε το στο γενικό διάνυσμα φορτίου δομής (Π, Pf)
Αντιγραφή στο πρόχειρο
  • Να λύσετε τη γενική εξίσωση για τη μετατόπιση πεδίου ({Π – P_f} = [μικρό]{ρε})
Αντιγραφή στο πρόχειρο
  • Λάβετε τις παγκόσμιες και τοπικές δυνάμεις για κάθε στοιχείο (Fi, Qi)
Αντιγραφή στο πρόχειρο
ΔΕΙΤΕ ΤΟΝ κώδικα της python

Το μοντέλο SkyCiv και τα φορτία που εφαρμόστηκαν φαίνονται στο σχήμα 3. Εξετάζουμε μόνο μία περίπτωση φόρτωσης, συμπεριλαμβανομένων των βαρυτικών και πλευρικών δυνάμεων που εφαρμόζονται στους κόμβους.

Προγραμματισμός SkyCiv και Python - Εφαρμόστηκε φορτίο

Φιγούρα 3. Φορτία που εφαρμόζονται στο πλαίσιο (Μόνο μία συνδυαστική θήκη φόρτωσης)

Αποτελέσματα και σύγκριση

Μετά την εκτέλεση του μοντέλου SkyCiv και του αρχείου python, είναι καιρός να συγκρίνουμε και να αναλύσουμε τα αποτελέσματα.

1. Μετατόπιση πεδίου

Προγραμματισμός SkyCiv και Python - Μετατόπιση πεδίου

Φιγούρα 4. Συνολική μετατόπιση στο SkyCiv (χιλιοστά)

 

ρε, χιλ, SkyCiv ρε, χιλ, Σενάριο Python (Δέλτα )%
88.76 92.845 4.40
-0.414 -0.416 0.48
141.493 151.641 6.69
-0.652 -0.653 0.153
141.284 151.423 6.69
-0.987 -0.986 0.101
88.694 92.786 4.41
-0.679 -0.677 0.295

Οι διαφορές στις αξίες (Python Script και SkyCiv S3D) είναι ήσσονος σημασίας, με περίπου 2.90% ως το μέσο.

2. Αξονικές δυνάμεις

Προγραμματισμός SkyCiv και Python - Αξονικές δυνάμεις

Φιγούρα 5. Αξονικές δυνάμεις αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο

Ερ, ΚΝ, SkyCiv Ερ, ΚΝ, Σενάριο Python (Δέλτα )%
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

Οι διαφορές στις αξίες (Python Script και SkyCiv S3D) είναι ήσσονος σημασίας, με περίπου 2.65 % ως το μέσο.

3. Διατμητικές δυνάμεις

Προγραμματισμός SkyCiv και Python - Διατμητικές δυνάμεις

Φιγούρα 6. Οι δυνάμεις διάτμησης αναπτύχθηκαν στο πλαίσιο

Ερ, ΚΝ, SkyCiv Ερ, ΚΝ, Σενάριο Python (Δέλτα )%
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

Οι διαφορές στις αξίες (Python Script και SkyCiv S3D) είναι ήσσονος σημασίας, με περίπου 3.22% ως το μέσο.

4. Στιγμές κάμψης

Προγραμματισμός SkyCiv και Python - Στιγμή κάμψης

Φιγούρα 7. Στιγμές αναπτύχθηκαν στο κάδρο

Ερ, kN-m, SkyCiv Ερ, kN-m, Σενάριο Python (Δέλτα )%
-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

Οι διαφορές στις αξίες (Python Script και SkyCiv S3D) είναι ήσσονος σημασίας, με περίπου 6.81% ως το μέσο.

5. συμπέρασμα

Αυτή η ανάρτηση έχει χρησιμεύσει ως δοκιμή ότι το πλατφόρμα SkyCiv είναι ένας εξαιρετικός πόρος για εκπαιδευτικούς σκοπούς λόγω των ισχυρών του δυνατοτήτων στη δομική ανάλυση. Χρήση προγραμματισμού Python και σύγκριση των αποτελεσμάτων με ακριβές λογισμικό όπως το SkyCiv, είναι απαραίτητο που κάθε μάθημα μηχανικής πρέπει να περιλαμβάνει στο βασικό του περιεχόμενο.