Вибір програмного комплексу для вирішення контактної задачі

Abstract

UK: Мета. Аналіз та систематизація існуючого програмного забезпечення для розрахунку фундаментів, а також вибір оптимального варіанту програмного комплексу для вирішення контактної задачі при взаємодії фундаменту з основою, що нелінійно деформується. Аналіз. Проведено огляд основного програмного забезпечення, що використовуються при розрахунках фундаментів та основ, проаналізовано їх можливості, сфери використання. Було представлено принципові відмінності у результатах визначення вертикального осідання стрічкового фундаменту аналітичним методом і методом кінцевих елементів в умовах плоскої та просторової задач на базі програмного комплексу PLAXIS. Результати. Програмні засоби надають велику бібліотеку кінцевих елементів і є потужним інструментом аналізу. Використання різного програмного забезпечення дозволить удосконалити процес розрахунку фундаментів та основ. Інтегровані системи міцнісного аналізу і проектування конструкцій на основі методу кінцевих елементів дозволяють визначити напружено-деформований стан конструкцій від статичних і динамічних дій, а також виконати ряд функцій проектування елементів конструкцій. Для вирішення контактної задачі при взаємодії фундаменту з основою, що нелінійно деформується найбільш досконалим є варіант використання програми PLAXIS. Результати порівняння розрахунків осідань фундаменту, виконаних за плоскою деформованою схемою аналітичним методом і методом кінцевих елементів (PLAXIS 2D), показали, що їх величини відрізняються всього на 9-15%. Величини осідань фундаменту, розраховані методом кінцевих елементів, в умовах просторової задачі (PLAXIS 3D) в середньому на 41% менше величин осідань, отриманих в умовах плоскої задачі (PLAXIS 2D). Відносна різниця осідань, отримана методом кінцевих елементів в умовах просторової задачі, має значно менші значення (0,00077), ніж при використанні плоскої задачі (0,0022). Наукова новизна. В статті було проаналізовано відомості про найбільш досконалі програми для розрахунку фундаментів і основ, характеризуються їх можливості, сфери використання, що дає можливість при вирішенні контактної задачі вибрати оптимальний варіант програмного забезпечення для конкретної мети. Практична значимість. Використання програмного комплексу PLAXIS 3D при моделюванні взаємодії фундаменту з основою, що нерівномірно деформується, дозволяє отримати більш точні результати діючих зусиль та контактних напруг.

RU: Цель. Анализ и систематизация существующего программного обеспечения для расчета фундаментов, а также выбор оптимального варианта программного комплекса для решения контактной задачи при взаимодействии фундамента с нелинейно деформируемым основанием. Анализ. Проведен обзор основного программного обеспечения, используемых при расчетах фундаментов и оснований, проанализированы их возможности, сферы использования. Были представлены принципиальные различия в результатах определения вертикальной осадки ленточного фундамента аналитическим методом и методом конечных элементов в условиях плоской и пространственной задач на базе программного комплекса PLAXIS. Результаты. Программные средства предоставляют большую библиотеку конечных элементов и является мощным инструментом анализа. Использование различного программного обеспечения позволит усовершенствовать процесс расчета фундаментов и оснований. Интегрированные системы прочностного анализа и проектирования конструкций на основе метода конечных элементов позволяют определить напряженно-деформированное состояние конструкций от статических и динамических воздействий, а также выполнить ряд функций проектирования элементов конструкций. Для решения контактной задачи при взаимодействии фундамента с нелинейно деформируемым основанием наиболее совершенным является вариант использования программы PLAXIS 3D. Результаты сравнения расчетов осадок фундамента, выполненных по плоской деформированной схеме аналитическим методом и методом конечных элементов (PLAXIS 2D), показали, что их величины отличаются всего на 9-15%. Величины осадок фундамента, рассчитанные методом конечных элементов, в условиях пространственной задачи (PLAXIS 3D) в среднем на 41% меньше величин осадок, полученных в условиях плоской задачи (PLAXIS 2D). Относительная разница осадок, полученная методом конечных элементов в условиях пространственной задачи, имеет значительно меньшие значения (0,00077), чем при использовании плоской задачи (0,0022). Научная новизна. В статье были проанализированы сведения про наиболее совершенные программы для расчета фундаментов и оснований, характеризуются их возможности, сферы использования, что позволяет при решении контактной задачи выбрать оптимальный вариант программного обеспечения для конкретной цели. Практическая значимость. Использование программного комплекса PLAXIS 3D при моделировании взаимодействия фундамента с неравномерно деформируемым основанием позволяет получить более точные результаты действующих усилий и контактных напряжений.

EN: Purpose. Analysis and systematization of the existing software for the calculation of the foundations and the choice of optimal software for solving the contact problem in the interaction of foundation with the nonlinear deformable base. Analysis. Was performed overview of the main software that are used in the calculation of foundations and bases, analyzed their possible areas of use. Were presented fundamental differences in the results of determination the vertical shrinkage of the strip foundation by the analytical method and finite element method in the conditions of planar and spatial tasks on the basis of PLAXIS. Findings. The software provides a large library of finite elements and it is a potent analysis tool. Using different software would improve the process of calculating the foundations and bases. Integrated system of structural analysis and design of structures based on the finite element method allows determining the stress-strain state of structures from static and dynamic influences and performing a number of structural elements of the design features. To solve the contact problem in the interaction foundation with nonlinear deformable base the most advanced option of using is PLAXIS program. Comparison Results foundation subsidence calculations performed by the deformed flat circuit by the analytical method and finite elemen t method (PLAXIS 2D), showed that their values differ by only 9-15%. Foundation subsidence values that were calculated by the finite element method in conditions of spatial problem (PLAXIS 3D) by an average of 41% less subsidence values received in terms of plane problem (PLAXIS 2D). The relative difference subsidence received by the finite element method in terms of spatial problem has a much smaller value (0.00077) than with the flat problem (0.0022). Originality. In the article was analyzed information about the most advanced software for the calculation of foundations and bases, are characterized their ability, scope of use, allowing to choose the optimal version of the software for a specific purpose in solving the structural problem. Practical value. Using software system PLAXIS 3D during modeling of foundation interaction with the base which deforms unevenly allows you to get more accurate results acting forces and contact stresses.