Расчётный процессор
Расчётный процессор LIRA-FEM является вычислительным ядром программного комплекса и реализует метод конечных элементов для выполнения статических, динамических, теплотехнических, линейных и нелинейных расчётов строительных конструкций. Он обеспечивает анализ расчётных моделей различной сложности — от отдельных конструктивных элементов до моделей с миллионами неизвестных.
Библиотека конечных элементов
Сочетание развитой библиотеки конечных элементов, специализированных расчётных модулей и современных вычислительных алгоритмов позволяет моделировать реальную работу конструкций и эффективно решать широкий спектр инженерных задач.
Библиотека конечных элементов LIRA-FEM охватывает основные классы конечных элементов для моделирования строительных конструкций — от простых стержневых систем до сложных пространственных моделей.
Для большинства базовых типов доступны линейные и нелинейные модификации, а также специализированные элементы для моделирования грунтового основания, контактного взаимодействия и задач теплопроводности.
Особенностью библиотеки является поддержка высокоточных конечных элементов с дополнительными узлами на сторонах, что обеспечивает повышенную точность расчётов. Для базовых пластинных и объёмных элементов реализовано автоматическое создание их высокоточных аналогов.
Стержневые элементы
Предназначены для моделирования ферм, рам, балок, ростверков, пространственных стержневых конструкций, вантовых систем, нитей, тонкостенных и предварительно напряжённых конструкций и др. Для большинства типов реализованы линейные и нелинейные модификации, позволяющие учитывать особенности работы материалов и конструкций.
Пластинчатые элементы
Используются для моделирования плит, оболочек и балок-стенок. Библиотека содержит треугольные и четырёхугольные конечные элементы тонких и толстых плит и оболочек, а также их нелинейные аналоги.
Для ортотропных плит реализован специализированный инструмент автоматического формирования матрицы упругости, который позволяет определять жёсткостные характеристики для широкого класса конструктивных форм, в частности рёбристых, коробчатых, профилированных и пустотных плит.
Объёмные элементы
Для моделирования трёхмерного напряжённо-деформированного состояния конструкций реализованы тетраэдральные, призматические и гексаэдральные объёмные конечные элементы, включая физически нелинейные модели, специализированные элементы для моделирования грунтовых массивов.
Специальные элементы
Библиотека содержит широкий набор специализированных элементов, позволяющих моделировать:
- соединения конструкций (стыки, закладные детали);
- упругие, односторонние и нелинейные связи с учётом зазоров, трения и предельных усилий;
- нелинейные шарниры для учёта податливости узлов;
- системы виброзащиты (вязкие демпферы, сейсмоизоляторы, амортизаторы);
- предварительное натяжение и предварительное обжатие;
- взаимодействие сооружения с грунтовым основанием, включая моделирование безграничного грунтового массива с помощью неотражающих элементов полупространства.
Использование специальных конечных элементов позволяет максимально приблизить расчётную модель к реальной работе конструкции и учесть её конструктивные особенности.
Теплотехнические элементы
Для задач теплопроводности реализованы стержневые, плоские и объёмные конечные элементы, а также элементы конвективного теплообмена. Они применяются для теплотехнического расчёта ограждающих конструкций, проектирования систем огнезащиты строительных конструкций, определения фактического предела огнестойкости и решения других задач строительной теплофизики.
Линейный процессор LIRA-FEM предназначен для решения статических и динамических задач в линейной постановке и используется для широкого спектра инженерных расчётов строительных конструкций.
Статический анализ выполняется на силовые (сосредоточенные и распределённые) и деформационные (заданные перемещения, температурные воздействия) нагрузки. Для динамических задач реализованы модальный анализ, спектральный метод и современные средства расчёта конструкций на сейсмические воздействия.
Основные возможности
- статический анализ силовых и деформационных нагрузок;
- модальный и спектральный анализ динамических воздействий;
- расчёт конструкций на сейсмические воздействия по спектрам отклика, акселерограммам и сейсмограммам;
- определение перемещений, внутренних усилий, опорных реакций и напряжений;
- анализ общей устойчивости конструкций;
- вычисление узловых усилий для пластинных и объёмных конечных элементов;
- автоматическое формирование нормативных сочетаний нагрузок;
- суперэлементная технология для эффективного расчёта крупноразмерных моделей.
Специализированные модули
Линейный процессор содержит специализированные модули, которые автоматизируют выполнение нормативных расчётов и расширяют возможности анализа.
| Модуль | Назначение |
| РСУ | Автоматическое определение расчётных сочетаний усилий от различных видов нагрузок. |
| РСН | Расчёт перемещений и внутренних усилий от нормативных комбинаций нагрузок. |
| Сочетания нагрузок и воздействий | Автоматическое формирование наиболее опасных комбинаций в соответствии с Eurocode и другими нормативными документами с возможностью создания собственных правил комбинирования. |
| Интеграция задач (МЕТЕОР) | Подсистема для объединения результатов расчётов нескольких расчётных схем с одинаковой топологией в единый обобщённый результат. |
| Устойчивость | Анализ общей устойчивости конструкции с определением коэффициента запаса и форм потери устойчивости. |
| ЛИТЕРА | Вычисление главных и эквивалентных напряжений по различным теориям прочности. |
| Нагрузка на фрагмент | Определение нагрузок, передающихся между отдельными частями конструкции, в частности от надземной части сооружения на фундаменты или между отдельными фрагментами модели. |
На основе ЛИНЕЙНОГО ПРОЦЕССОРА в LIRA-FEM можно построить такую технологическую цепочку автоматизированного проектирования конструкций.
Нелинейные процессоры LIRA-FEM предназначены для решения широкого класса задач с физической, геометрической и конструктивной нелинейностью. Они позволяют моделировать реальную работу конструкций с учётом поэтапного приложения нагрузки, образования и развития трещин, пластических деформаций, потери устойчивости, контактного взаимодействия, нелинейной работы грунтового основания, а также других факторов, не учитываемых в линейной постановке.
Основные возможности
- физически нелинейный анализ стержневых, пластинных, оболочечных и объёмных конструкций;
- геометрически нелинейный анализ, включая ванты, мембраны и другие конструкции с изменяемой геометрией;
- комбинированный физически-геометрически нелинейный анализ;
- моделирование контактного взаимодействия, односторонних связей, зазоров и трения;
- нелинейный анализ грунтового основания;
- поэтапное приложение нагрузки и моделирование монтажной последовательности;
- учёт предварительного натяжения и обжатия;
- моделирование развития трещин, пластических деформаций и процесса разрушения конструкций.
На основе НЕЛИНЕЙНОГО ПРОЦЕССОРА в LIRA-FEM можно построить такую технологическую цепочку автоматизированного проектирования конструкций.
Методы расчёта
Шаговый
Предназначен для решения задач, в которых нагрузка прикладывается поэтапно с учётом истории её приложения. Используется для анализа физически-, геометрически- и генетически-нелинейных задач, а также задач динамики во времени и нестационарной теплопроводности.
Метод позволяет моделировать развитие трещин, пластических деформаций, потерю несущей способности конструкций и одновременно учитывать физическую и геометрическую нелинейность.
Итерационный
Предназначен для решения задач конструктивной нелинейности, связанных с контактным взаимодействием, односторонними связями, нелинейными опорами и грунтовыми основаниями. Также применяется для физически нелинейных задач, динамики во времени и инженерной нелинейности.
Реализует упруго-пластический анализ с различными ветвями нагружения и разгрузки, обеспечивает корректное перераспределение усилий и эффективно используется для нелинейных статических и динамических задач.
Комбинированный
Объединяет возможности шагового и итерационного процессоров, обеспечивая одновременный учёт физической, геометрической и конструктивной нелинейности. Применяется для сложных комбинированных моделей, например, железобетонных конструкций на нелинейном грунтовом основании или систем с контактным взаимодействием или моделей, в которых одновременно присутствуют несколько типов нелинейности.
Дополнительные возможности
На базе нелинейных процессоров реализованы специализированные модули для решения отдельных классов инженерных задач, в частности:
- Монтаж — моделирование процесса возведения конструкций с учётом стадий монтажа, изменения расчётной схемы и монтажных нагрузок.
- Прогрессирующее обрушение — анализ поведения конструкции при локальном разрушении несущих элементов.
- Динамика во времени — нелинейный анализ конструкций под действием нагрузок, изменяющихся во времени (акселерограммы, сейсмограммы, ударные и другие динамические воздействия).
- Pushover Analysis — нелинейный статический анализ для оценки сейсмостойкости конструкций методом постепенного нагружения.
- Инженерная нелинейность 1 — это итерационный метод учёта физической нелинейности без полного пошагового анализа. Он хорошо подходит для быстрого инженерного расчёта железобетонных конструкций. Арматура подбирается автоматически в процессе итерационного расчёта.
- Инженерная нелинейность 2 — это шаговый метод, который учитывает историю нагружения. Он поддерживает стадийность работы конструкции, монтаж, работу стыков, временные нагрузки и другие эффекты, требующие пошагового моделирования. Арматура задаётся пользователем.
Расчётный процессор LIRA-FEM объединяет современные методы конечноэлементного анализа, широкий набор типов конечных элементов и специализированные расчётные модули, обеспечивая единую среду для решения задач строительной механики различного уровня сложности.
Дополнительные материалы по теме
- Триангуляция. Построение конечноэлементных сеток
- Высокоточные конечные элементы с дополнительными узлами на сторонах
- Шестая степень свободы для КЭ оболочки
- Высокоточные КЭ, 6-я степень свободы в оболочках
- Нелинейность в ЛИРА-САПР
- Учет нелинейной работы железобетона в ПК ЛИРА-САПР. Метод «Инженерная нелинейность»
- Итерационные элементы в ПК ЛИРА-САПР 2021
- Генетическая нелинейность
- Начальные несовершенства и геомнелинейный расчет для стальных конструкций в ПК ЛИРА САПР 2021
- Граничные конечные элементы
- Элемент вязкого демпфирования
- Возможности применения суперэлементов при решении различных задач строительной механики
- Возможности применения суперэлементов при решении различных задач строительной механики
- Реализация метода суперэлементов в программном комплексе ЛИРА-САПР
- Сочетания нагрузок и воздействий
Оцените возможности
Если у вас все еще есть сомнения, загрузите демонстрационную версию и попробуйте или свяжитесь с нашей службой поддержки для получения более подробной информации.