ケーススタディ: 平面フレームの構造解析のための SkyCiv および Python プログラミング

構造ソフトウェアが本質的にどのように機能するかを自問したことがありますか?? 読み続けてください, そして、構造分析の教室で開発された例を通じて、SkyCiv プラットフォームと Python プログラミングを使用する方法を見つけることができます。.

構造解析のクイックレビュー

多くの場合、構造解析を解決するために利用可能なソフトウェアを使用します, その結果、力が発生します, 変位, ストレス, 等. 簡単な言葉で, 問題は次の形式に落ちます:F=K∙d

F=K∙d

$F = K bullet d$

どこ:

• F はベクトル力
• K は構造剛性
• d は変位場です

主な目標は、連続構造を離散構造に変換することです “個” アセンブリの, 力と変位の取得. 一般的な道をたどる必要があります:

• 前処理: 構造解析の第一歩, 構造データを取得する場所, ジオメトリ, 材料特性, グローバルなときにロードしてファイナライズします 剛性マトリックス 構築されています.
• プロセス: 前の式を解く場所, F=K∙d F=K∙d$F=Kbullet d$. 線形方程式系を解くために一般的に受け入れられているいくつかの方法は、Gauss-Jordan です。, ガウス消去法, 等.
• 後処理: 力と応力の観点から結果を表示する最後のパーツ, 標準によって提供される変形解析.

平面フレームの例

ケースの例は、通常の平面フレームで構成されています (図 1).

図 1. 構造 2D フレームの例

列の要素のプロパティ, ビーム, そして材料は:

コンクリートの性質:

• 材料強度, f′c=20MPa f'c=20MPa$f'c = 20 MPa$
• ヤング率, E=17000MPa E=17000MPa$E = 17000 MPa$

Python プログラミングと SkyCiv モデリング

今こそ、Python と SkyCiv でのモデリングと並行して作業を開始するときです. 図 2 入力データを表示します (ノード, 要素, 自由度, ローカル軸方向) Python で開発されたコードの場合. 自分でファイルを確認し、これで例を実行できます リンク.

図 2. ローカル剛性マトリックス関数

教室での説明と開発が容易なため、Python ファイルは関数型プログラミング パラダイムを使用します。. これは分割と征服からなる, コード構造とそのメソッドのモジュール化.

メソッドのコーディング時, 最も重要なのは、適用する数式を定義することです. オイラー ベルヌーイ ビームを使用します。:

価値観の違い (Python スクリプトと SkyCiv S3D) マイナーです, おおよそ 2.90% 平均として.

2. 軸力

図 5. フレームに発生する軸力

価値観の違い (Python スクリプトと SkyCiv S3D) マイナーです, おおよそ 2.65 % 平均として.

3. せん断力

図 6. フレームに発生するせん断力

4. 曲げモーメント

図 7. フレームに展開する瞬間

価値観の違い (Python スクリプトと SkyCiv S3D) マイナーです, おおよそ 6.81% 平均として.

5. 結論

この投稿は、 SkyCivプラットフォーム 構造解析におけるその強力な機能により、教育目的のための優れたリソースです. Python プログラミングを使用し、結果を SkyCiv などの正確なソフトウェアと比較する, すべてのエンジニアリングコースがそのコアコンテンツに含める必要がある必須事項です.