Программный комплекс STAR_T

1.

Программный комплекс STAR_T
Доктор технических наук
Коваль С.В.
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве
место
для логотипа
компании

2. Назначение комплекса

Программный комплекс «STAR_T» предназначен для
проведения
пространственных
расчетов
наземных
заглубленных и
подземных сооружений совместно с
грунтовым основанием и окружающим грунтовым массивом
на действие произвольных в пространстве и времени
нагрузок
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

3. Состав программного комплекса

В состав комплекса входят три независимых расчетных модуля:
QUASISTATIС
DYNAMIС
FILTRATION
Для подготовки исходных данных расчета и для анализа
результатов расчета дополнительно разработаны
Препроцессор
Постпроцессор
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

4. Модуль QUASISTATIС

Предназначен для проведения упругих и нелинейных
статических расчетов пространственных систем с произвольной
пространственной
геометрией,
расчетов
многошаговых
статических нагружений, последовательности возведения.
В
результате
решения
определяются
параметры
напряженно-деформированного
состояния
системы:
напряжения, деформации, усилия, а так же кинематические
параметры (перемещения) во всех точках области.
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

5. Модуль DYNAMIC

Предназначен для проведения упругих и нелинейных
динамических
расчетов
пространственных
систем
с
произвольной
пространственной
геометрией
расчет
сейсмических, ударных, вибродинамических, гармонических и
импульсных и произвольно заданных динамических нагрузок.
В
результате
решения
определяются
параметры
напряженно-деформированного
состояния
системы:
напряжения, деформации, усилия, а так же кинематические
параметры (перемещения, скорости, ускорения) во всех точках
области. В заданных точках области выводятся графики
ударных спектров и графики изменения заданных величин
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

6. Модуль FILTRATION

Предназначен для проведения расчетов водопритоков и
исследования фильтрационных процессов в расчетных
областях с произвольной пространственной геометрией,
влияния
фильтрационных
процессов
на
напряженнодеформированное состояние сооружения и грунтового массива,
а так же влияние нагружения на фильтрационные процессы в
грунте во времени.
В результате решения в каждой точке расчетной области
определяются
параметры
напряженно-деформированного
состояния: напряжения, деформации, перемещения, а также
параметры фильтрации - поровое давление жидкости в грунте,
скорости движения жидкости и водопритоки
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

7. Подготовка исходных данных

Для подготовки исходных данных применяется
препроцессор, который позволяет:
создавать геометрию области;
разбивать на конечные элементы;
задавать характеристики упругих и неупругих материалов,
параметры армирования;
задавать нагрузки с определением их типа, места
приложения, направления и времени действия нагрузки;
задавать точки вывода графиков требуемых величин, а в
динамическом расчете – точек для расчета ударных спектров.
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

8. Работа препроцессора

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

9. Элементарные объемы и автоматически генерируемый конструктив

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

10. Процессор

При решении задач используются процедуры прямого и
итерационного решения систем линейных алгебраических
уравнений (СЛАУ). Для задач большой размерности при
использования 64-х разрядных ЭВМ разработан собственный
итерационный
«решатель»,
позволяющий
проводить
быстродействующие расчеты, используя весь ресурс памяти
ЭВМ. Использован метод сопряженных градиентов с
предобуславливанием и без него. Предобуславливание
применяется при решении задач с геометрией области,
содержащей криволинейные поверхности. В качестве конечного
элемента используется только трехмерный 8-точечный
изопараметрический трапецоид.
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

11. Примеры расчета аналитическая сфера с квадратной образующей

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

12. Примеры расчета нагружение куба сосредоточенной силой

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

13. Примеры расчета вертикальные и горизонтальные пересечки

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

14. Примеры расчета вертикальные и горизонтальные пересечки

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

15. Примеры расчета сейсмическое воздействие

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

16. Примеры расчета сейсмическое воздействие

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

17. Примеры расчета сейсмическое воздействие

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

18. Примеры расчета сейсмическое воздействие

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

19. Примеры расчета сейсмическое воздействие

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

20. Примеры расчета сейсмическое воздействие

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

21. Примеры расчета сейсмическое воздействие

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

22. Примеры расчета убежище ГО (расчетная модель)

Нагрузка
Железобетон
Грунт
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

23. Примеры расчета убежище ГО (визуализация результата)

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

24. Сравнение явного и неявного динамических расчетов

Целью численного эксперимента является исследование
возможностей и границ применения методов прямого
динамического расчета на примере явной и неявной схемы
численного интегрирования на так называемых длительных
(более 0.5 сек и с частотами порядка от 0.01 сек-1) временах и
растянутых во времени динамических процессах, свойственных
сейсмоколебаниям и другим вибродинамическим процессам.
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

25. Сравнение явного и неявного динамических расчетов

Проводилось исследование процесса сейсмовоздействия
продолжительностью 1 сек. На примере данной задачи было
проведено сравнение результатов прямого динамического
расчета с использованием явного и неявного методов.
Исходное
сейсмовоздействие
магнитудой
7
баллов
моделировалось заданием скоростей смещения определенных
точек основания V=10 см/сек.
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

26. Сравнение явного и неявного динамических расчетов

Расчет по явной схеме
Для динамического расчета по явной схеме задавался
минимальный шаг по времени, обеспечивающий устойчивость
решения и равный 1Е-5 сек. Для проведения расчета
продолжительностью 1 сек требуемое количество шагов по
времени ─ 100 000.
Время затраченное на расчет 1000 шагов ─ 5 минут.
Время решения всей задачи ─ 500 минут или 8 часов 20 минут
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

27. Сравнение явного и неявного динамических расчетов

Расчет по неявной схеме
Размерность задачи:
•СЛАУ ─ 58 752
•Ширина ленты ─ 56352
•Метод решения — итерационный решатель, разработанный
авторами программного комплекса SCGM_STAR_T
•Шаг по времени - 0.01 сек.
•Количество шагов по времени - 100
•Время расчета одного шага по времени (решение СЛАУ) ─ 20
сек
•Время решения задачи - 32 минуты
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

28. Сравнение явного и неявного динамических расчетов

Использовались компиляторы языка Fortran:
Compaq х86 с библиотекой IMSL и собственным решателем
SCGM
Intel с собственным решателем SCGM.
Расчеты проводились на ПЭВМ с ОС Windows XP х86
процессором и 2Гб оперативной памяти и ПЭВМ с ОС Windows
8 х64 процессором и 16Гб оперативной памяти.
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

29. Сравнение явного и неявного динамических расчетов

Сравнение производительности
производителей
Размерность задачи ─ 127 008
Ширина ленты ─ 67473
Compaq x86 (IMSL)
Compaq x86 (SCGM)
Intel x64 (SCGM)
компиляторов
Windows XP x86 2Гб
Время решения
56 минут
18 минут
─
различных
Windows 8 x64 16Гб
Время решения
20 минут
4 минуты
35 секунд
РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

30. Результаты расчета

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

31. Явная с искусственной упругой вязкостью ─ верхний ригель покрытия, AMAX=85 м\сек2

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

32. Явная упругость без вязкости ─ верхний ригель покрытия АМАХ=650 м\сек2

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

33. Явная с искусственной упругой вязкостью ─ верхний ригель покрытия АМАХ=160 м\сек2

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

34. Неявная упруго-пластическая верхний ригель покрытия АМАХ= 150 м\сек2

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

35. Явная вязко-упругая ─ ригель 1 этажа АМАХ=40-70 м\сек2

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

36. Явная с искусственной упругой вязкостью ─ ригель 1 этажа АМАХ=70-115 м\сек2

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве

37. Неявная упруго-пластическая ригель 1 этажа АМАХ=80-120 м\сек2

РосТИМ. Российские технологии для информационного моделирования в строительстве