Научно-исследовательский центр СтаДиО

НОЦ КМ МГСУ

РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ДИНАМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ПОДКОНСТРУКЦИЙ И СУБМОДЕЛИРОВАНИЯ

В ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСАХ СТАДИОСТАДИО И АСТРА-НОВААСТРА-НОВА

III международный симпозиум«Актуальные проблемы компьютерного моделирования

конструкций и сооружений»

Россия, г. Новочеркасск, 21–24 июня 2010 года

Белостоцкий А.М., Потапенко А.Л., Клепец О.Ю.

Суперэлементные алгоритмы линейного и нелинейного статического и динамического расчета пространственных комбинированных систем.

Представление глобальной расчетной модели системы в виде совокупности подконструкций является также очень удобным для ее описания и создает предпосылку для создания (применения) эффективных алгортитмов динамического синтеза подконструкций

,

iC – перемещения внутренних степеней свободы СЭ для заданных единичных перемещений граничных узлов (матрица избыточных статических форм)

iN

,

– собственные формы колебаний подконструкции при ограничении степеней свободы (заделке) граничных узлов

где

и – диагональные модальные матрицы жесткости и масс,

,– заполненные матрицы. , ,

NN

CC

bbbi

ibiiT

K

K

KK

KKK

ˆ0

0ˆˆˆˆ

NNCN

NCCC

bbbi

ibiiT

MM

MM

MM

MMM

ˆˆ

ˆˆˆˆˆ

iNiC

I 0ˆ

NNK̂ NNM̂

KKCC ˆ MMCC ˆ NC

Т

CN MM ˆˆ

Метод динамического синтеза подконструкций (Крейга-Бемптона)

Взаимосвязь различных моделей, универсальных и специализированных ПК

Расчет трубопровода как стержневой системы

Расчет трубопровода как стержневой системы

ПК АСТРА-СТАДИО

ПРЕ ПОСТ

Нормативная оценка прочности,

визуализация результатов

Нормативная оценка прочности,

визуализация результатов

Уточненные значения напряжений, матрицы

влияния К-Б

Геометрические, физико-механические

свойства, силовые факторы

Генерация трехмерной КЭМ

Генерация оболочечной КЭМ

Статический расчет, расчет собственных частот и форм,

статическая конденсация и динамический синтез

Статический расчет, расчет собственных частот и форм,

статическая конденсация и динамический синтез

Решение задачи теплопроводности

Решение задачи теплопроводности Универсальный

ПК СТАДИО

Температурное поле

Субмоделирование

ПК ANSYS, NASTRAN…ПК ANSYS, NASTRAN…

Матрицы влияния Крейга-Бемптона

(жесткости, масс, нагрузок)

ПК ANSYS, NASTRAN…ПК ANSYS, NASTRAN…

ПК АСТРА-НОВА

Моделирование динамики МКС «Альфа» (СТАДИО) с использованием матриц Крейга-Бемптона (NASTRAN)

Общая конфигурация Международной космической станции (МКС)

Моделирование динамики МКС «Альфа» (СТАДИО) с использованием матриц Крейга-Бемптона (NASTRAN)

Место крепления БП к МКС

Место крепления СБ-1

Место крепления СБ-2

Редукторный привод СБ-2

Редукторный привод СБ-1

Суперэлементная модель блока приводов (СТАДИО)

№ частоты формы

Полная модель системы МКС «Альфа»

Блок приводовСЭ (1-12)

МКС без блока приводов СЭ 13

Ферма и 4 солнечные батареи СЭ 14

123456789

10111213141516171819…2627…3031…343536373839404142434445464748…

0,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,00000,05860,09790,09810,09810,09890,10960,11200,16220,16430,1752

…0,22200,2238

…0,23100,2517

…0,36030,36340,36500,36800,36800,38310,38320,38950,38950,39880,44730,46190,50320,50630,5634

…

0,00000,00000,00000,00000,00000,0000

…

0,0784

…

…0,2571

…

0,4580

…

0,00000,00000,00000,00000,00000,0000

…

0,05870,09790,09810,09820,09910,11110,11210,16300,16430,1776

…

0,2238…

0,23100,2551

…0,29390,36370,36450,3676

0,40340,4475

0,50420,5062

…

0,00000,00000,00000,00000,00000,0000

…

…

…

…

0,3685

0,3828

0,3896

0,5621…

Формирование спектра частот собственных колебаний полной модели МКС

Формы собственных колебаний полной модели МКС

Формирование матриц Крейга-Бемптона в универсальном ПК СТАДИО

Галерея собственных форм СЭМ реактора ВВЭР-1000 (с фиксированной границей)

Формирование и учет матриц Крейга-Бемптона суперэлементов в ПК АСТРА-НОВА

Редуцированная модельДинамический суперэлемент

К-Б (оборудование)

Полная модель

Формирование и учет матриц Крейга-Бемптона суперэлементов в ПК АСТРА-НОВА

Поддержка форматов файлов различных ПК:

• АСТРА-НОВА• ANSYS• NASTRAN

Открытый формат Matrix Market

Собственные частоты АСТРА-моделей, Гц

№ Часто

ты

Полная модель

СЭ Крейга-Бемпто

на

Модели трубопроводов с присоединенными матричными СЭ (Крейга-Бемптона)

N = 0 N = 2 N = 5

12345678910…858687…

142143144…

198199200…

338339340…

366367368…

400

0.4020.4150.6190.6900.7280.8071.0331.1001.2201.319

…4.5064.5334.642

…6.5236.5696.599

…10.36710.49810.536

…17.87218.02218.172

…21.53321.53821.959

…23.126

          

… 

4.529 

… 

6.629 

… 

10.500 

… 

18.118 

… 

21.546 

…

 

0.4020.4150.6190.6900.7280.8071.0331.1001.2201.319

…4.506–

4.642…

6.523–

6.599…

10.367–

10.536…

17.872–

18.172…

21.533–

21.959…

23.126

0.4020.4150.6190.6900.7280.8071.0331.1001.2201.319

…4.5064.5334.642

…6.5236.5706.599

…10.367–

10.536…

17.872–

18.172…

21.533–

21.959…

23.126

0.4020.4150.6190.6900.7280.8071.0331.1001.2201.319

…4.5064.5334.642

…6.5236.5706.599

…10.36710.49910.536

…17.87218.02918.172

…21.53321.54021.959

…23.126

0.4020.4150.6190.6900.7280.8071.0331.1001.2201.319

…4.5064.5334.642

…6.5236.5696.599

…10.36710.49910.536

…17.87218.02918.172

…21.53321.54021.959

…23.126

0.4020.4150.6190.6900.7280.8071.0331.1001.2201.319

…4.5064.5334.642

…6.5236.5696.599

…10.36710.49810.536

…17.87218.02318.172

…21.53321.53821.959

…23.126

N = 20N = 10

Формирование и учет матричных суперэлементов в ПК АСТРА-НОВА

Формы колебаний полной модели Формы колебаний редуцированной модели

Формирование и учет матричных суперэлементов в ПК АСТРА-НОВА

Формы колебаний полной модели Формы колебаний редуцированной модели

ПК АСТРА-СТАДИО подсистема уточненного расчета элементов трубопроводов

Субмоделирование - уточненный расчет по пространственно-оболочечным и объемным схемам МКЭ температурного поля, НДС и прочности тяжело нагруженных элементов трубопроводов.

ДСП - формирование матриц жесткости, масс и векторов нагрузок для дальнейшего использования в стержневых расчетных моделях трубопроводов

Линзовые / сильфонные компенсаторы

Отводы / косые стыки

Тройники

Переходы

Взаимосвязь ПК АСТРА-СТАДИО и АСТРА-НОВА.

ПК АСТРА-СТАДИО. Расчетные модели тройников.

ПК АСТРА-СТАДИО. Расчетные модели отводов и косых стыков.

ПК АСТРА-СТАДИО. Представление результатов.

ДСП: Формирование матриц влияния в ПК уточненного расчетадеталей трубопроводов (АСТРА-СТАДИО)