Robot Millennium — многоцелевое программное обеспечение
для инженерных расчетов и проектирования 
Возможности программного комплекса (ПК) Robot Millennium (RМ)
Графическая оболочка программы
Бурное развитие строительной индустрии во всем мире во многом обязано эффективным компьютерным технологиям, которые позволяют решать сложные задачи расчета и проектирования. Компания RoboBAT — крупнейший в Европе производитель программного обеспечения в сфере строительного проектирования. Начало ее деятельности приходится на 1983 год, когда была создана первая версия программы по расчету стальных конструкций. Впоследствии версия Robot V6 стала лидером в области проектирования инженерных сооружений. Главный офис компании находится в г.Мэлан (Франция). На сегодняшний день в компании работают ведущие специалисты со всего мира. Свыше 150 сотрудников (из них 55 во Франции) создают и совершенствуют программное обеспечение, отвечающее требованиям крупных и малых проектных организаций, учебных заведений. Сегодня ПО RoboBAT используется гражданскими инженерами на пяти континентах. Более 6 тыс. компаний в мире являются клиентами фирмы. Партнерская сеть RoboBAT — это 37 дистрибьюторов и 7 филиалов в 60 странах мира, в их число входят Россия, Украина, Эстония, Литва, США, Великобритания, Польша, Франция, Германия, Тунис, Марокко, Сенегал, Алжир и др. Диапазон программного обеспечения, создаваемого RobоBAT, весьма широк и охватывает многие области науки и техники. На базе программ фирмы запроектированы и построены сотни объектов промышленного и гражданского назначения. RoboBAT обеспечивает постоянные инвестиции на исследования и разработки в объеме свыше 1,5 млн. долл. в год. Это позволяет поддерживать качество программных продуктов на современном уровне.
Представленный в данной статье программный комплекс (ПК) Robot Millennium (RМ),
разработанный фирмой RoboBAT, воплощает в себе главные тенденции и актуальные
направления современных систем проектирования.
В мировой практике основные тенденции и актуальные направления развития современных вычислительных систем заключаются в следующем: минимум временных затрат при максимальном количестве принятых инженерных решений и всестороннем и глубоком анализе.
Для сокращения времени, необходимого для принятия решений, повышают и эффективность рабочего окружения, и эффективность расчетчика, расширяют спектр возможностей комплекса.
Известно, что при решении практических задач временные затраты в процентном отношении: около 40% времени занимают постановка и подготовка исходных данных, 20% — решение задачи и 40% — просмотр и обработка результатов расчета. Определяющим параметром современных систем является интенсивность пользовательской работы с графической оболочкой программы, то есть эффективность рабочего окружения. Решение перечисленных проблем является отличительной чертой программного комплекса Robot Millennium по сравнению с другими ПК, представленными на рынке СНГ.
Возможности программного комплекса (ПК) Robot Millennium (RМ)
ПК RM представляет собой единую систему, объединяющую в одном уникальном приложении все этапы проектирования конструкций — от создания расчетной схемы до реализации отчетов и чертежей. ПК позволяет выполнить общий анализ поведения конструкции на основе метода конечных элементов (МКЭ), используя обширную библиотеку конечных элементов.
Доступные типы конструкций/конечных элементов:
- стержневые конструкции (фермы, рамы, ростверки с учетом упругого основания);
- поверхностные конструкции (пластины, оболочки, плоское напряженное состояние, плоская деформация, осевая симметрия);
- конструкции из объемных элементов;
- смешанные конструкции (стержни + плиты /оболочки + объемные элементы).
При создании расчетной схемы реализован объектно-ориентированный подход, позволяющий
работать с такими инженерными объектами, как стержни/элементы, плиты/оболочки,
объемные элементы; при этом конечно-элементная модель скрыта внутри реальной
конструкции. Полностью интерактивный графический препроцессор позволяет работать
как с плоскими, так и с пространственными объектами.
ПК RМ дает следующие возможности:
- выполнять расчеты в линейной и нелинейной постановках;
- определять напряженно-деформированное состояние конструкции от статических и динамических воздействий;
- рассчитывать наиболее неблагоприятные комбинации нагрузок; вычислять главные и эквивалентные напряжения по различным теориям прочности;
- анализировать потерю устойчивости как для всей схемы, так и для любого ее фрагмента;
- использовать многооконный графический постпроцессор анализа результатов;
- назначать размеры и проводить проверки стержневых конструкций из различных материалов (стали, дерева, алюминия) в соответствии с широким набором международных норм проектирования;
- выполнять расчеты теоретического армирования для железобетонных конструкций;
- производить автоматическую генерацию чертежей для таких элементов конструкций, как балки, колонны, столбчатые фундаменты, ленточные фундаменты, подпорные стенки, плиты;
- производить автоматическую генерацию проектной документации;
- использовать специализированное средство для создания шаблонов документов, имеющих прямую связь с приложениями MS Office;
- использовать многоязычный интерфейс с многочисленными возможностями ввода-вывода;
- осуществлять полное взаимодействие с остальными продуктами RoboBAT;
- реализовать прямой доступ к внутренним данным и алгоритмам программы через открытый стандарт Robot (Robot Open Standard).
Благодаря ПК RM конечно-элементный анализ стал практическим инструментом инженера. Встроенные алгоритмы генерации сетки и автоматические методы распознавания отверстий обеспечивают инженера беспрецедентным легким в использовании средством.
 |
|
Графическая оболочка программы
Формирование укрупненной модели конструкции (состоящей из колонн, ригелей,
панелей перекрытий), приложение к ней граничных условий и нагрузок без привязки
к сетке конечных элементов позволяет эффективно вносить изменения в модель конструкции.
Генерация сетки конечных элементов осуществляется после построения модели, и
пользователь может оперативно менять густоту сетки разбиения, при этом первоначально
заданная нагрузка на конструкцию не меняется. Такой подход к подготовке исходных
данных позволяет реально осуществлять многовариантные расчеты, что выгодно отличает
ПК RМ от других программ.
Использование сеток, осей конструкции, характеристических точек «захвата» и огромный набор средств редактирования (перемещение, вращение, комплексное редактирование, деление, пересечение, обрезка/удлинение) — все это упрощает создание модели. Предусмотрены возможности работы в электронных таблицах (текстовый ввод) и использования стандартных средств редактирования Windows. Графический препроцессор ПК RМ позволяет формировать расчетные схемы плоских и пространственных конструкций в режиме графического диалога с широким использованием для этого технологии генерирования схемы с прототипами конструкций. Параметры элементов конструкций задаются на экране. Это дает возможность на основании минимальных входных параметров сформировать расчетные схемы таких объектов, как рамы, фермы, плиты, балки-стенки, оболочки, различные виды поверхностей вращения. Реализованный в препроцессоре подход сбора схемы из подсхем позволяет довольно быстро создать расчетную схему даже сложной конструкции. При формировании расчетной схемы автоматически назначаются типы конечных элементов, нумеруются узлы и элементы. В режиме диалога можно весьма просто назначить и проконтролировать такие параметры расчетной схемы, как жесткость элементов, связей и объединения перемещений в узлах, различные виды статических нагрузок, шарниры, жесткие вставки и т.п. Важной особенностью ПК RМ является возможность задания сечений стержневых элементов с использованием базы данных сортамента металлопроката по ГОСТам России, Украины и других стран СНГ или по евронормам. Кроме сортамента, определенного стандартами, база данных также содержит характеристики разнообразных комбинаций из прокатных уголков, широко применяемых на практике.
В ПК RМ предусмотрена передача данных о геометрии расчетных схем из любых графических
пакетов, поддерживающих формат файлов DXF и DWG, а также конвертирование файлов
входных данных, подготовленных для вычислительных комплексов ANSYS, COSMOS и
SAP200. При этом осуществляется автоматическое назначение номеров элементов
и узлов, а также типов конечных элементов. Развитая библиотека конечных элементов
насчитывает более 100 их типов, что позволяет решать широкий круг задач не только
в строительстве, но и в машиностроении. Сюда входят различные типы стержневых
элементов, а также многоузловые элементы плит, балки-стенки и оболочки, многослойные
и объемные конечные элементы, связи конечной жесткости, гибкие нити (ванты)
и односторонние связи.
Кроме того, достоинствами ПК RМ являются высокая скорость расчетов больших задач и практически полное отсутствие ограничений на их размерность. Фактическим ограничением размерности служат эффективность процессора и объем жесткого диска.
Реализованные в комплексе методы оптимизации позволяют существенно сократить время решения задач большой размерности. Комплекс имеет развитую систему контроля входной информации и диагностики ошибок. Предусмотренные режимы расчета дают возможность решения задачи в целом, выполнения повторного расчета с измененными входными данными, продолжения его с любого этапа или пошагового выполнения расчета.
Комплекс позволяет определить собственные частоты и формы колебаний, строить спектры реакций, а также выполнять динамические расчеты на следующие воздействия:
- сейсмические, в том числе анализ предельного равновесия, позволяющий оценить реальную несущую способность конструкции при воздействии сейсмической нагрузки;
- ветровые, с учетом пульсации;
- импульсные и ударные;
- гармонические колебания.
Результаты этих расчетов могут быть представлены в виде разнообразных графиков либо в форме анимации собственных или вынужденных колебаний конструкции.
Наличие режимов, реализующих расчет в нелинейной постановке, дает возможность
проанализировать поведение конструкции с учетом реальных свойств материала (физическая
нелинейность), по деформированной схеме (геометрическая нелинейность), а также
с моделированием зон контакта в односторонних связях. При расчете с учетом реальных
свойств материала (например, железобетона) предусмотрена возможность задания
схемы расположения арматуры в сечении.
В Robot Millennium доступны следующие типы расчета конструкции:
- статический линейный;
- статический нелинейный (учет эффекта P-дельта) — геометрическая нелинейность;
- продольный изгиб (эффекты второго порядка не учитываются);
- расчет форм колебаний (собственные колебания конструкции);
- расчет форм колебаний, учитывающий статические силы, — при обычном анализе форм колебаний (расчеты собственных колебаний конструкции) не учитывается влияние статических сил. Для того чтобы приблизиться к реальным условиям работы конструкции, можно выбрать в программе Robot Millennium анализ форм колебаний, учитывающий статические силы;
- гармонический расчет;
- сейсмический расчет (доступны следующие нормы: французские PS69, PS92 и AFPS, европейские нормы EC8, американские нормы UBC97, итальянские нормы DM16.1.96, румынские нормы P100-92, алжирские RPA88 и нормы RPA99, турецкие сейсмические нормы, чилийские сейсмические нормы NCh 433.Of96, китайские сейсмические нормы, аргентинские сейсмические нормы CIRSOC103, греческие нормы EAK 2000, российские сейсмические нормы СНиП II-7-81* в редакции от 01.01.2000);
- спектральный расчет;
- временной расчет — доступен также нелинейный временной расчет;
- анализ предельного равновесия (Pushover analysis) — позволяет оценить реальную несущую способность конструкции при воздействии сейсмической нагрузки;
- упругопластический расчет стержней (в текущей версии программы этот расчет доступен только для стальных сечений);
- расчет стержней, работающих только на растяжение/сжатие, а также расчет вантовых конструкций.
Следующим преимуществом ПК RМ является эффективная система просмотра и обработки
результатов расчета, объединенная общей графической оболочкой системы подготовки
данных. Результаты представляются одновременно в виде таблиц, графиков и анимации
на экране. Программный комплекс оснащен мощной системой анализа полученных результатов
по различным параметрам, задаваемым пользователем.
Многооконный графический постпроцессор позволяет осуществить полный анализ
результатов расчета, в том числе отображения деформированных схем, изолиний
и изополей перемещений и напряжений, эпюр усилий, форм собственных колебаний,
а также форм потери устойчивости как для всей схемы, так и для любого ее фрагмента.
Постпроцессор включает функции вывода на принтер деформированной схемы, а также
схемы с отображением эпюр усилий или изолиний.
Составление отчетов производится в ПК RМ посредством функции автоматизированного
cоставления отчета с использованием шаблонов, с полным описанием всех параметров
задачи и использованием графики и анимации.
Открытый стандарт Robot дает возможность опытному пользователю разрабатывать
собственные инженерно-расчетные приложения, тем самым расширяя систему. Это
позволяет рассматривать ПК RМ как открытую платформу, на основе которой можно
разрабатывать решения как для глобальных, так и для частных проблем. Можно автоматизировать
часто повторяющиеся операции проектирования и интегрировать ПК RМ с другими
программами как структурный компонент.
Перечисленные достоинства ПК RM предоставляют огромные возможности для решения инженерных задач промышленного и гражданского строительства самой высокой степени сложности.
Мы продолжим разговор о ПК RM и расскажем о других продуктах, входящих в этот комплекс: о RCAD Железобетон и RCAD Сталь — приложениях, разработанных на платформе AutoCAD для проектировании и подготовки чертежей в соответствии с нормами СНиП, о ESOP (Engineering Software Open Platform) — открытой расчетной системе, состоящей из большого количества готовых документов: расчетных модулей, решающих инженерные задачи в различных областях техники и строительства.
«САПР и графика» 8'2002
