GenIDE32

Назначение, область применения программы

• Назначение — расчет, анализ и оценка напряженно-деформированного состояния (далее по тексту НДС) элементов инженерных сооружений и геологической среды в рамках модели системы "сооружение — геосреда" на действие объемных (гравитационных, фильтрационных, температурных, сейсмических) и поверхностных сил.
  

• Метод решения прикладных задач — метод конечного элемента (МКЭ).
• Класс прикладных задач — линейные и стационарные задачи термоупругости, теплопроводности и фильтрации; пластичности; фильтрации+упругости (пластичности).
• Размерность прикладных задач — одномерные, двумерные (плоское напряженное состояние, плоская деформация) и пространственные задачи с учетом осевой симметрии.
• Симметрия свойств материалов — изотропия в пределах выделенных зон по неоднородности свойств различных материалов расчетной области (анизотропия в задачах теплопроводности и фильтрации).
  

• Физические уравнения — линейные в рамках теории упругости (деформируемости), нелинейные в рамках теории пластического течения на основе ассоциированного закона с условием текучести Кулона-Мора.
• Геометрические уравнения — линейные в рамках теории Коши.
• Типы конечных элементов (КЭ) по описанию функций координат и формы — изопараметрические.
• Типы конечных элементов — линейные и нелинейные: треугольные, четырехугольные, одномерные.

Программа имеет широкие возможности: учет технологии возведения сооружений, изменения удельного веса грунтов и материалов, моделирования контактного взаимодействия материалов (на основе конечного элемента Гудмана), применения одномерных элементов (шпунт, распорки, арматура) и специальных двумерных конечных элементов ("стена" в грунте).

Ввод информации

• Ввод информации производится как в графическом режиме — мышью, так и с помощью клавиатуры, что облегчает ввод очень точных данных. Создание сетки разбивки, ввод начальных и граничных условий производится прямо на экране при помощи интуитивно-понятных действий.
• Экспорт и импорт в/из AutoCAD. Для ускорения создания рабочих чертежей, может быть выполнен экспорт расчетной схемы в AutoCAD в виде только контурных линий или в полном соответствии с расчетной схемой (линии, заливка цветом). Импорт из AutoCAD позволяет сократить время на ввод координат расчетной области при наличии рабочих чертежей.
• При создании расчетной области или сетки разбивки имеется возможность применения переходных конечных элементов для ее разряжения и уменьшения числа конечных элементов.
• Параметры свойств материалов и грунтов могут храниться в общей библиотеке и использоваться в других задачах без необходимости их повторного ввода. Они также могут копироваться из одной задачи в другую, напрямую, без захода в библиотеку.
• Программа позволяет строить сетки разбивки в полуавтоматическом режиме с инженерно-геологического разреза, вводить элементы конструкций прямоугольных, круглых и других форм без необходимости ввода множества элементов вручную.
• Удобное создание слоев грунтов с помощью переопределения конечных элементов и "генерации геологии", что сильно облегчает создание сложных геологических разрезов. Конфигурация слоев может быть достаточно быстро изменена средствами интерфейса программы.
• Введение рядом с сеткой разбивки дополнительных макроэлементов обеспечивает простоту моделирования возведения сооружений в массиве горных пород. Такие макроэлементы, закрепленные в узлах, служат для хранения параметров зон по неоднородности.
• Моделирование жестких ограждений в виде "стены в грунте" может быть выполнено с помощью специальных двумерных конечных элементов, сведенных к одномерным. Для таких элементов есть возможность вывода на экран значений моментов, нормальных и перерезывающих сил в виде эпюр по всей длине стены, что важно для оценки ее прочности.
• Поддержка контактных элементов для моделирования взаимодействия грунта и сооружения. Эти элементы могут использоваться для создания зоны сдвига грунта в местах контакта этого грунта и элементов сооружения.
• Введение одномерных элементов на уже созданную сетку разбивки позволяет моделировать армирование основания или сооружения (геоткани, георешетки и т.п.), создание гибких ограждений и их подкрепление (шпунт, сваи, распорки, анкера).
• Удобный ввод граничных условий. Возможна автоматическая установка граничных условий по вектору смещений (условия закреплений). При установке граничных условий по вектору сил вводятся коэффициенты надежности по нагрузкам и их сочетаниям.

Возможности расчета

• Общая схема решения задач по определению НДС элементов модели системы "сооружение-геосреда" выглядит следующим образом:
  • определение начального НДС природного массива грунтов;
  • последовательное моделирование устройства элементов сооружения средствами интерфейса ("экскавация", "насыпь", "изменение уд. веса" и т.п.);
  • моделирование приложения поверхностных нагрузок
• На одной расчетной схеме можно решать задачи линейной теплопроводности и фильтрации.
• При решении итерационных задач возможен выбор метода решения системы линейных уравнений: прямых — Гаусса или квадратного корня, итерационного — Гаусса-Зейделя с верхней релаксацией, что сильно сокращает время расчета.
• Автоматическое пошаговое нагружение с выбором шага нагрузки позволяет быстро расчитывать задачи, без необходимости вручную задавать нагрузку на каждом этапе. Может быть использован режим нагружения с уменьшением величины нагрузки на последующих этапах нагружения, что дает возможность сократить время расчета. На каждом шаге нагружения возможна оценка устойчивости.
• В процессе итерационного расчета можно наблюдать за возникновением, развитием и исчезновением мест итераций. Эта особенность помогает разумно назначать величины критериальных оценок вычислительного процесса и управлять им. Также в процессе расчета можно увидеть, как на расчетной схеме появляются конечные элементы, напряженное состояние в которых, в начале итеративного расчета, было "запредельным", а после итераций стало "околопредельным" или они снова работают в упругой стадии — «reelastic».
• В процессе расчета можно наблюдать за изменениями уровней значений и (или) изолиний какой-либо вычисляемой величины (компоненты тензоров и их инвариантов, векторов, коэффициентов запаса прочности и т. п.), при этом возможно их переключение прямо во время расчета.

Вывод информации

• Вывод информации для анализа НДС элементов системы может быть осуществлен в виде таблиц, уровней, изолиний, эпюр, векторов и графиков значений вычисленных величин. Любые рисунки, графики и табличные данные можно скопировать в буфер обмена Windows® для экспорта в другие программны, например для отчета в Word®.
• Анализ НДС элементов системы с помощью уровней значений вычисленных величин может быть выполнен с использованием нескольких видов окраски, включая трехуровневую, наглядную для анализа значений малых величин и выявления возможных мест образования трещин.
• Деформированное состояние элементов системы может быть проанализировано на деформированной и закрашенной (зоны, уровни значений величин) сетке разбивки в нужном масштабе для трех вариантов значений вектора смещений — абсолютного, от начального НДС, между этапами изменения НДС.
• Вывод пользовательских графиков, связывающих любые вычисленные величины, например "напряжения-осадка", возможен для любых конечных элементов и узлов. На этой основе можно выполнить анализ влияния того или иного фактора на изменения значений величин в процессе решения задач теории пластичности или при изменении геометрии расчетной области (устройство насыпей, выемок, фундаментов и т.п.). На всех графиках есть режим анимации.
• Все вычисленные величины можно отобразить на 3D модели.

Оценка НДС элементов системы

• Оценка НДС элементов системы выполняется на одной расчетной схеме, на основе критериальных условий действующих нормативных документов: по прочности, несущей способности, устойчивости (I-ое предельное состояние) и деформациям (II-ое предельное состояние).
• Оценка прочности элементов системы выполняется на основе анализа значений вычисленных величин: компонент тензоров напряжений и относительных деформаций, компонент вектора смещений, коэффициентов запаса прочности Kstr, параметра вида НДС и т.п. В местах, где некоторые из этих величин меняют знак, возможно образование трещин. По фактам возникновения и развития зон "пластичности" или предельного состояния, также можно оценить прочность элементов системы.
• Оценка несущей способности основания системы может быть выполнена на основе: задаваемых критериальных оценок сходимости решения задач теории пластичности, графиков зависимостей, например, "напряжения-осадки", коэффициентов запаса устойчивости Kst (в предельном состоянии Kst=1), пользовательских графиков.
• Оценка устойчивости системы на действие объемных (от гравитации, сейсмики, фильтрации) и поверхностных сил, в отличие от других программных средств, выполняется прямым способом по круглоцилинрическим (есть вариант автоматического поиска поверхности скольжения с Kst min) и произвольным поверхностям скольжения, в том числе поверхности в виде степенной функции. В программе используются семь методов оценки устойчивости, выбор которых определялся особенностями их традиционного применения в разных отраслях строительства (К. Терцаги, Г.М. Шахунянца, Г. Крея, А. Бишопа, Н.Н. Маслова и др.). Оценка устойчивости сооружений, расположенных на слабых основаниях, например, насыпей, может быть выполнена на деформированной сетке разбивки, что позволяет моделировать возведение насыпи до проектной отметки и учитывать в оценке погруженную в основание часть насыпи. При последовательном моделировании возведения сооружения оценка может быть выполнена на любом его этапе. По окончании расчетов осуществляется информационно насыщенный вывод необходимых результатов, в том числе повторных, по результатам предыдущих оценок (история расчетов). Организация такого вывода упрощает поиск поверхности скольжения с Kst min.
• Оценка элементов системы по деформациям может быть выполнена на основе значений компонент вектора смещений и тензора относительных деформаций в значимых узлах сетки разбивки. Выполнить оценку также помогут пользовательские графики.