Ti sei mai chiesto come funziona essenzialmente il software strutturale? Continua a leggere, e scoprirai come possiamo utilizzare la piattaforma SkyCiv e la programmazione Python attraverso un esempio sviluppato in un'aula di Analisi strutturale.

CONTROLLA IL CODICE PYTHON

Una rapida rassegna di analisi strutturale

Spesso utilizziamo software disponibili per risolvere un'analisi strutturale, che si traduce in forze, Dislocamento, sottolinea, eccetera. In parole povere, il problema cade nella seguente forma:F=Kd

F=Re∙d

Dove:

  • F sono le forze vettoriali
  • K è la rigidezza della struttura
  • d è il campo di spostamento

L'obiettivo principale è convertire una struttura continua in discreta “pezzi” di un'assemblea e analizzarla, ottenere forze e spostamenti. Occorre seguire un percorso generale:

  • Preelaborazione: il primo passo nell'analisi strutturale, dove otteniamo i dati della struttura, geometria, proprietà dei materiali, e carica e finalizza quando il file global matrice di rigidezza è costruito.
  • Processi: dove risolviamo l'espressione precedente, F=Kd F=Re∙d. Alcuni metodi generalmente accettati per risolvere il sistema di equazioni lineari sono Gauss-Jordan, Eliminazione gaussiana, eccetera.
  • Dopo processo: la parte finale per visualizzare i risultati in termini di forze e sollecitazioni, se necessario.

Esempio di telaio planare

Il caso esemplificativo è costituito da un telaio planare regolare (figura 1).

SkyCiv e programmazione Python - Analisi strutturale

figura 1. Esempio di telaio strutturale 2D

Le proprietà dell'elemento per le colonne, travi, e i materiali lo sono:

Elemento strutturale l'Area, (mm^2) Inerzia, (mm^4)
Colonne 93,000 720,000,000
Travi 140,000 2,430,000,000

Proprietà del calcestruzzo:

  • Forza materiale, f'c=20MPun carico f′c=20MPa
  • Modulo di Young, E=17000MPun carico E=17000MPa

Programmazione Python e modellazione SkyCiv

Ora è il momento di iniziare a lavorare in parallelo con la modellazione in Python e SkyCiv. figura 2 mostra i dati inseriti (nodi, elementi, gradi di libertà, orientamento dell'asse locale) per il codice sviluppato in Python. Puoi controllare tu stesso il file ed eseguire l'esempio attraverso questo collegamento.

SkyCiv e programmazione Python - Funzioni della matrice di rigidezza locale

figura 2. Funzione di matrice di rigidezza locale

Il file Python utilizza un paradigma di programmazione funzionale perché è facile da spiegare e sviluppare in classe. Questo consiste nel dividere e conquistare, modularizzazione della costruzione del codice e dei suoi metodi.

CONTROLLA IL CODICE PYTHON

Quando si codifica il metodo, la cosa più importante è definire la formulazione matematica da applicare. Utilizzeremo il fascio di Eulero Bernoulli:

Copia negli appunti

Le differenze di valori (Script Python e SkyCiv S3D) sono minori, con circa 2.90% come mezzo.

2. Forze assiali

SkyCiv e programmazione Python - Forze assiali

figura 5. Forze assiali sviluppate nel telaio

Q, kN, SkyCiv Q, kN, Script Python (Delta )%
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

Le differenze di valori (Script Python e SkyCiv S3D) sono minori, con circa 2.65 % come mezzo.

3. Forze di taglio

SkyCiv e programmazione Python - Forze di taglio

figura 6. Forze di taglio sviluppate nel telaio

Q, kN, SkyCiv Q, kN, Script Python (Delta )%
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

Le differenze di valori (Script Python e SkyCiv S3D) sono minori, con circa 3.22% come mezzo.

4. Momenti flettenti

SkyCiv e programmazione Python - Momento flettente

figura 7. Momenti sviluppati nella cornice

Q, kN-m, SkyCiv Q, kN-m, Script Python (Delta )%
-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

Le differenze di valori (Script Python e SkyCiv S3D) sono minori, con circa 6.81% come mezzo.

5. Conclusione

Questo post è servito come test che il Piattaforma SkyCiv è una risorsa eccellente per scopi educativi grazie alle sue potenti capacità di analisi strutturale. Utilizzando la programmazione Python e confrontando i risultati con un software accurato come SkyCiv, è un must che ogni corso di ingegneria deve includere nel suo contenuto principale.