Étude de cas: Programmation SkyCiv et Python pour l'analyse structurelle des cadres planaires

Vous êtes-vous déjà demandé comment fonctionne essentiellement un logiciel structurel? Continuez à lire, et vous découvrirez comment nous pouvons utiliser la plateforme SkyCiv et la programmation Python à travers un exemple développé dans une salle de classe d'analyse structurelle.

Un examen rapide de l'analyse structurelle

Nous utilisons souvent des logiciels disponibles pour résoudre une analyse structurelle, qui se traduit par des forces, déplacement, la contrainte interne, etc. En termes simples, le problème se présente sous la forme suivante:F=K∙d

F=K∙d

$F = K bullet d$

Où:

• F est le vecteur des forces
• K est la rigidité de la structure
• d est le champ de déplacement

L'objectif principal est de convertir une structure continue en discrète “pièces” d'un assemblage et l'analyser, obtenir des forces et des déplacements. Un cheminement général doit être suivi:

• Prétraiter: la première étape de l'analyse structurelle, où nous obtenons les données de structure, géométrie, les propriétés des matériaux, et se charge et finalise lorsque le global matrice de rigidité est construit.
• Traiter: où l'on résout l'expression précédente, F=K∙d F=K∙d$F=Kbullet d$. Certaines méthodes généralement acceptées pour résoudre le système d'équations linéaires est Gauss-Jordan, Élimination gaussienne, etc.
• Post-traitement: la dernière partie pour afficher les résultats en termes d'efforts et de contraintes, si nécessaire.

Exemple de cadre planaire

L'exemple de cas consiste en un cadre planaire régulier (Figure 1).

Figure 1. Exemple de cadre structurel 2D

Les propriétés de l'élément pour les colonnes, poutres, et les matériaux sont:

Propriétés du béton:

• Résistance du matériau, F'c=20MPa f′c=20MPa$f'c = 20 MPa$
• Module d'Young, E=17000MPa E=17000MPa$E = 17000 MPa$

Programmation Python et modélisation SkyCiv

Il est maintenant temps de commencer à travailler en parallèle avec la modélisation en Python et SkyCiv. Figure 2 affiche les données d'entrée (nœuds, éléments, degrés de liberté, orientation de l'axe local) pour le code développé en Python. Vous pouvez vérifier le fichier vous-même et exécuter l'exemple à travers ce lien.

Figure 2. Fonction de matrice de rigidité locale

Le fichier Python utilise un paradigme de programmation fonctionnelle car il est facile à expliquer et à développer en classe. Cela consiste à diviser et à conquérir, modularisation de la construction du code et de ses méthodes.

Lors du codage de la méthode, le plus important est de définir la formulation mathématique à appliquer. Nous utiliserons le faisceau d'Euler Bernoulli:

Les différences de valeurs (Script Python et SkyCiv S3D) sont mineurs, avec environ 2.90% comme moyen.

2. Forces axiales

Figure 5. Forces axiales développées dans le cadre

Les différences de valeurs (Script Python et SkyCiv S3D) sont mineurs, avec environ 2.65 % comme moyen.

3. Forces de cisaillement

Figure 6. Forces de cisaillement développées dans le cadre

4. Moments de flexion

Figure 7. Moments développés dans le cadre

Les différences de valeurs (Script Python et SkyCiv S3D) sont mineurs, avec environ 6.81% comme moyen.

5. Conclusion

Ce message a servi de test que le en commençant par le cerceau du pilote est une excellente ressource à des fins éducatives en raison de ses puissantes capacités en analyse structurelle. Utilisation de la programmation Python et comparaison des résultats avec un logiciel précis comme SkyCiv, est un must que chaque cours d'ingénierie doit inclure dans son contenu de base.