Основные понятия и функции в программе «ЛИРА»

Федеральное агентство по образованию РФ

Технический институт (филиал)

Федерального  государственного автономного образовательного учреждения

Высшего профессионального  образования

Северо-Восточный  Федеральный Университет

Им. М.К. Аммосова

В г. Нерюнгри

 

 

 

Реферат

На тему: основные понятия и функции в программе «ЛИРА»

 

 

 

 

 

                                                     Выполнил: ст.гр. ПГС-08

                                                                           Засецкий Д.В.

                                                       Проверил: Преподаватель

                                                                          Шимко А.В.

 

 

 

Нерюнгри, 2011

Введение

ПК ЛИРА — многофункциональный  программный комплекс, предназначенный  для проектирования и расчета  машиностроительных и строительных конструкций различного назначения. Расчеты в программе выполняются  как на статические, так и на динамические воздействия. Основой расчётов является метод конечных элементов (МКЭ). Различные  подключаемые модули (процессоры) позволяют  делать подбор и проверку сечений  стальных и железобетонных конструкций, моделировать грунт, рассчитывать мосты  и поведение зданий в период монтажа  и т. д.

Основные функции

Программный комплекс ЛИРА имеет большую библиотеку конечных элементов (стержневые схемы, оболочки, плиты, балки-стенки, мембраны, тенты  и т. д.), набор многофункциональных  процессоров, большую базу стальных сортаментов. Всё это позволяет  рассчитывать конструкции любой  сложности на различные виды статических  и динамических воздействий. Конструирование  железобетонных и стальных элементов  производится в соответствии с нормами  стран СНГ, Европы и США (существует поддержка английского языка  на любом этапе работы, а также  различные системы единиц измерений). Интеграция с САПР и прикладными  программами (AutoCAD, Allplan, Stark SK, ArchiCAD, Microsoft Office, HyperSteel, AdvanceSteel, Bocad, Revit) производится с помощью файлов форматов *.dfx, *.mdb, *.ifc и др.

История создания

С начала 1960-х годов коллектив  разработчиков комплексов Лира, Моомах и др. возглавляет д. т. н. профессор А. С. Городецкий. В то время под его руководством были разработаны первые программы Экспресс и Мираж для расчета конструкций на БЭСМ, а также ЭВМ «М-20» и «Минск-22». Эти разработки положили начало направлению создания промышленных программ массового применения в области строительства.

В 1963 году для БЭСМ-2 была разработана программа Модель, в  которой реализован расчет пространственных шарнирно-стержневых систем с учетом геометрической и физической нелинейности. Для решения систем нелинейных уравнений  был применен шаговый метод. Программа  имела модуль, реализующий расчет пластинчатых систем (плит, балок-стенок, оболочек) на основе стержневых аппроксимаций. Инженерам предоставлялась возможность  моделировать процесс нагружения конструкций, а для железобетонных конструкций моделировать процессы развития трещин, ползучести.

В отличие от существующих тогда программ, в которых реализовывался только метод сил, в программе  Модель был использован метод  перемещений и автоматизирована процедура статического расчета: задание  и диагностика исходных данных, составление  уравнений, решение уравнений, вычисление усилий и напряжений в стержневых и пластинчатых элементах.

В 1965 году для ЭВМ М-20 была разработана программа Панель для  расчета конструкций панельных  домов. Расчетная схема представлялась в виде системы ортогональных  балок-стенок и плит. Сначала численно определялись матрицы жесткости  укрупненных фрагментов балок-стенок и плит, а затем рассчитывалось все здание, состоящее из укрупненных  фрагментов. Была реализована идея метода конечных элементов и суперэлементов (матрица жесткости пластинчатых элементов строилась на основе стержневых аппроксимаций).

В 1969 году для ЭВМ Минск-22 была выпущена в свет программа Экспресс, которая выполняла комплексный  расчет (статический и динамический расчет, выбор расчетных сочетаний  усилий, подбор арматуры) для произвольных пространственных стержневых систем.

В 1970 году в программном  комплексе Мираж для ЭВМ Минск-22 впервые реализованы методы конечных элементов и суперэлементов в том виде, в котором они сейчас используются практически во всех подобных программах.

В 1975 году для ЕС ЭВМ был  разработан программный комплекс ПК Лира-ЕС на языках ПЛ-1 и Ассемблер в операционной среде ОС.

В 1991 году был разработан программный комплекс Мираж, который  представлял собой реализацию алгоритмов Лира-ЕС на персональных компьютерах в операционной среде DOS.

Начиная с 2003 года, разработка программ семейства Лира выполняется  фирмой «Лира-софт». Разработаны программные  комплексы Лира 9.0, 9.2 и 9.4, Мономах 4.0 и 4.2.

Модули

Специализированные процессоры, подключаемые к ПК ЛИРА:

ЛИР-ВИЗОР — базовая  система комплекса, в которой  происходит построение расчётной схемы, проводятся все расчёты, а также  обрабатываются и документируются  результаты.

ЛИР-АРМ — базовая система  комплекса, предназначенная для  конструирования железобетонных конструкций.

ЛИР-ЛАРМ — конструирование  отдельных железобетонных элементов (данные могут импортироваться из ЛИР-АРМ).

ЛИР-СТК — базовая система  конструирования стальных конструкций.

ЛИР-РС — базовая система  редактирования стальных сортаментов. Позволяет удалять/добавлять различные  профили металлопроката.

ЛИР-КС — специализированный модуль конструирования сечений  различной конфигурации.

ЛИР-КТС — специализированный модуль конструирования тонкостенных сечений.

ЛИР-КМ — модуль, для получения  набора чертежей КМ (конструкции металлические) на основе данных, полученных в ЛИР-ВИЗОР. Импорт в AutoCAD, Bocad, RealSteel, AdvanceSteel.

ГРУНТ — модуль для определения  коэффициента постели, первоначально  применялся в ПК Мономах. Позволяет  с достаточной точностью смоделировать  грунт основания по данным геологических  отчётов.

МОНТАЖ-ПЛЮС — специальный  модуль, позволяющий смоделировать  процесс монтажа конструкций.

МОСТ — модуль предназначен для расчёта мостовых конструкций.

ДИНАМИКА-ПЛЮС — расчёт физически  нелинейных систем.

ВАРИАЦИИ МОДЕЛЕЙ —  позволяет в рамках одной расчетной  схемы варьировать не только нагрузку (традиционный расчет), но и жесткостные характеристики и условия опирания (при неизменной топологии).

Кроме общего расчета модели объекта на все возможные виды статических нагрузок, температурных, деформационных и динамических воздействий (ветер с учетом пульсации, сейсмические воздействия и т.п.) ПК ЛИРА автоматизирует ряд процессов проектирования: определение  расчетных сочетаний нагрузок и  усилий, назначение конструктивных элементов, подбор и проверка сечений стальных и железобетонных конструкций с  формированием эскизов рабочих  чертежей колонн и балок.

ПК ЛИРА позволяет исследовать  общую устойчивость рассчитываемой модели, проверить прочность сечений  элементов по различным теориям  разрушений.

ПК ЛИРА предоставляет  возможность производить расчеты  объектов с учетом физической и геометрической нелинейностей, моделировать процесс  возведения сооружения с учетом монтажа  и демонтажа элементов.

ПК ЛИРА состоит из нескольких взаимосвязанных информационных систем.

Система ЛИР-ВИЗОР – это  единая графическая среда, которая  располагает обширным набором возможностей и функций:

• для формирования адекватных конечно-элементных и суперэлементных моделей рассчитываемых объектов,

• для подробного визуального  анализа и корректировки созданных  моделей,

• для задания физико-механических свойств материалов, связей, разнообразных  нагрузок, характеристик различных  динамических воздействий, а также  взаимосвязей между загружениями при определении их наиболее опасных сочетаний.

Возможности, предоставляемые  по результатам расчета при отображении  напряженно-деформированного состояния  объекта, позволяют произвести детальный  анализ полученных данных

• -по изополям перемещений и напряжений,

• -по эпюрам усилий и прогибов,

• -по мозаикам разрушения элементов,

• -по главным и эквивалентным  напряжениям и по многим другим параметрам.

ЛИР-ВИЗОР предоставляет исчерпывающую информацию по всему объекту и по его элементам.

ЛИР-ВИЗОР позволяет вести общение с комплексом на русском и английском языках, причем замена языка может осуществляться на любой стадии работы с комплексом. ЛИР-ВИЗОР дает возможность использовать любую действующую систему единиц измерения как при создании модели, так и при анализе результатов расчета.

Система СЕЧЕНИЕ позволяет в специализированной графической среде сформировать сечения произвольной конфигурации, вычислить их осевые, изгибные, крутильные и сдвиговые характеристики. Кроме того, предоставляется возможность вычисления секториальных характеристик сечений, координат центров изгиба и кручения, моментов сопротивления, а также определения формы ядра сечения. При наличии усилий в заданном сечении производится отображение картины распределения текущих, главных и эквивалентных напряжений, соответствующих различным теориям прочности.

РАСЧЕТНЫЙ ПРОЦЕССОР реализует современные усовершенствованные методы решения систем уравнений, обладающие высоким быстродействием и позволяющие решать системы с очень большим числом неизвестных.

В расчетном процессоре содержится обширная БИБЛИОТЕКА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, которая позволяет создавать  адекватные расчетные модели практически  без ограничений на реальные свойства рассчитываемых объектов. При этом возможны задание линейных и нелинейных законов деформирования материалов, учет геометрической нелинейности с  нахождением формы изначально изменяемых систем, а также учет конструктивной нелинейности. Реализованы законы деформирования различных классов железобетона. При расчетах нелинейных задач производится автоматический выбор шага нагружения с учетом его истории. Возможности процессора позволяют смоделировать поведение сооружения в процессе возведения при многократном изменении расчетной схемы.

Система УСТОЙЧИВОСТЬ дает возможность произвести проверку общей устойчивости рассчитываемого сооружения с определением коэффициента запаса и формы потери устойчивости.

Система ЛИТЕРА реализует вычисление главных и эквивалентных напряжений по различным теориям прочности.

Система ФРАГМЕНТ позволяет определить силы воздействия одного фрагмента рассчитываемого сооружения на другой как нагрузку. В частности, могут быть определены нагрузки, передаваемые наземной частью расчетной схемы на фундаменты.

• Система МОСТ предназначена для расчета на подвижные нагрузки и построения поверхностей влияния;

• Система МОНТАЖ-ПЛЮС - для расчета сооружений при их возведении с учетом сезонных изменений физико-механических характеристик материала (железобетона), переопирания временных опор, изменения климатических условий и т.п.

Система Динамика плюс - модуль прямого интегрирования уравнений движения по времени, позволяющий производить компьютерное моделирование поведения конструкции под динамическими нагрузками, в том числе с учетом нелинейности;

Конструирующая система ЛИР-АРМ реализует подбор площадей сечения арматуры колонн, балок, плит и оболочек по первому и второму предельным состояниям в соответствии с действующими в мире нормативами. Существует возможность задания произвольных характеристик бетона и арматуры, что имеет большое значение при расчетах, связанных с реконструкцией сооружений. Система позволяет объединять несколько однотипных элементов в конструктивный элемент, что позволяет производить увязку арматуры по длине всего конструктивного элемента. Система может функционировать в локальном режиме, осуществляя как подбор арматуры, так и проверку заданного армирования для одного элемента. По результатам расчета формируются чертежи балок и колонн, а также создаются dxf-файлы чертежей.

Конструирующая система ЛИР-СТК работает в двух режимах – подбора сечений элементов стальных конструкций, таких как фермы, колонны и балки, и проверки заданных сечений в соответствии с действующими в мире нормативами. Допускается объединение нескольких однотипных элементов в конструктивный элемент. Система может функционировать в локальном режиме, позволяя проверить несколько вариантов при конструировании требуемого элемента.

Система СОРТАМЕНТ, которая информационно связана с ЛИР-СТК, позволяет производить редактирование используемой сортаментной базы прокатных и сварных профилей.

Система ДОКУМЕНТАТОР предназначена для формирования отчетов по результатам работы с комплексом. При этом вся информация может быть представлена как в табличном, так и в графическом виде. Табличный и графический разделы необходимой для отчета информации могут быть размещены совместно на специально организуемых для этой цели листах и снабжены комментариями и надписями. Кроме того, табличная информация может быть передана в Microsoft Excel, а графическая – в Microsoft Word. Реализован вывод таблиц в формате HTML.