ює навколишнє середовище.
. Проектування
Проектування пневматичних конструкцій виконувалося архітекторами, аналіз їх форми - фахівцями з моделювання, розрахунок конструктивних елементів-інженерами-конструкторами, а деякі статичні розрахунки - фахівцями по оболонок, то зараз всі перераховані завдання може самостійно вирішити будь-який з цих фахівців, використовуючи сучасну програму чисельного розрахунку і обчислювальний пристрій розміром зі звичайний мікрокалькулятор. Розробка такого роду програми, що отримала назву РАМ -LISA за початковими літерами англійських слів Programs in Advanced Mechanics - Lightweight Structures Analysis (програми в сучасній механіці - розрахунок легких конструкцій), викладена в даній статті. Є всі підстави сподіватися на значний ефект, який може бути досягнутий завдяки уніфікації методів розрахунку і проектування, подоланню вузької спеціалізації розробників конструкцій і використанню воістину необмежених можливостей сучасної обчислювальної техніки.
Використання сучасних обчислювальних програм в значній мірі зводиться до набору стереотипних операцій, і тому при деякому навику цілком доступно кожному, хто досить добре уявляє собі розраховується конструкцію в її фізичному і інженерному аспектах. Робота з програмою будується на основі інтуїтивно, подібно роботі фізика-експериментатора або майстра-модельника, і не має нічого спільного з підходом математика, що користується аналітичними методами. Фахівець, який працює з програмою, може отримати результат своєї роботи відразу в закінченому вигляді і до того ж значно швидше, ніж при використанні громіздких формул, утомливих викладок і нескінченного ручного рахунку.
Метод кінцевих елементів. При використанні методу скінченних елементів (МСЕ) конструкція належним чином розчленовується на безліч елементарних структурних одиниць, реакції яких на докладені до них деформації і зусилля можуть бути запрограмовані для автоматизованого розрахунку на ЕОМ. Структурна одиниця (кінцевий елемент) може являти собою прямолінійний відрізок троса (тросовий елемент), чотирикутний ділянку мембрани (мембранний елемент), недеформівний відрізок балки (балковий елемент), кубик в обсязі масивної конструкції ( блоковий елемент) і т. П. в залежності від типу розраховується конструкції.
Після того, як реальна конструкція представлена ??розраховувачем у вигляді ансамблю (сітки) таких елементів, ЕОМ розраховує характеристики жорсткості всіх елементів і діючі в них зусилля, об'єднуючи отримані дані в систему рівнянь рівноваги у вузлах (точках перетину елементів ). У результаті завзяття цієї системи на ЕОМ визначають переміщення вузлів, за якими відповідно до програми розраховують деформації і напруження в кожному з кінцевих елементів.
Якщо умова рівноваги конструкції залежить від її деформованою форми (т. е. конструкція є геометрично нелінійної), що характерно, за малим винятком, для всіх легких конструкцій, то рішення виконують шляхом ітерацій, причому на кожному кроці розрахунку визначають нове обрис конструкції, що служить основою для подальшого кроку ітераційного процесу. Реалізація МКЕ автоматизована у такої міри, що для його успішного застосування не потрібно докладне знання функціональних аспектів методу. Це дає проектувальнику можливість створювати конструкцію, використовуючи даний метод інтуїтивно і чисто емпірично, і вимагає від нього майже виключно лише фізичного розуміння технічних аспектів форми конструкції і її поведінки під навантаженням.
Процедура відшукання форми м'яких оболонок досить складна, оскільки необхідно враховувати опір матеріалу оболонки зрушенню. Що ж стосується характеру навантажень на м'які оболонки, то він, мабуть, не вносить в розрахунок додаткових труднощів у порівнянні з тросовими системами. Тому ми зупинимося лише на особливостях процедури відшукання форми оболонок.
Відшукання форми м'яких оболонок. У природі існують фізично реальні (хоча і ефемерні) форми м'яких оболонок, що володіють чудовою властивістю зберігати постійне і рівномірний натяг в будь-якій точці і у всіх напрямках: це мильні плівки. Мильна плівка утворює в той же час мінімальну поверхню. Тому форму мильної плівки часто використовують в якості вихідної при проектуванні м'яких оболонок.
Кінцеві елементи, що володіють властивостями мильної плівки (плівкові елементи), грають ту ж роль при розрахунку м'яких оболонок, що і тросові елементи при розрахунку тросових систем. Вони характеризуються властивістю зберігати изотропное натяг, незалежно від їх деформованого стану. М'яку оболонку, утворену з таких плівкових елементів, можна розглядати як ідеалізовану ( чисту ) форму, рівноважний стан якої однозначно визначається заданими напруженнями і зовнішніми навантаженнями.
Висновок <...
