Дипломная работа на тему: Системы и методы их исследования. Системный подход. Основные положения общей теории систем

Введение

В гражданском и промышленном строительстве все чаще под застройку идут территории, содержащие неоднородный грунт. В связи с этим актуальна задача расчета осадок плиты с учетом неоднородности грунтового основания. Цель таких расчетов выявить ослабленные места в грунтовом основании на этапе проектирования и предложить дополнительные мероприятия по подготовке территории под строительство или изменить форму фундамента.

В настоящей работе рассматривается плита на неоднородном линейно-деформируемом основании. Нагрузка на плиту берется вертикальная, равномерно распределенная. Моделируется расчет осадок фундаментной плиты с учетом сложной структуры неоднородного основания.

Математическая модель системы "плита - грунтовое основание" представляет собой третью краевую задачу математической физики. Она описывает условия равновесия системы. Равновесие систем механики твердого деформируемого тела может быть описано уравнениями равновесия в напряжениях, перемещениях либо каким-то вариационным принципом, например принципом минимума полной энергии системы.

Т.к. МКЭ эффективен лишь сравнительно для небольших систем, то для решения математической модели применяется метод суперэлементов. Метод суперэлементов основывается на той же теоретической базе, что и МКЭ, только предварительно ещё используется метод декомпозиции, т.е. вся расчётная область разбивается на отдельные макроэлементы, называемые суперэлементами.

Суперэлементное моделирование системы "плита - грунтовое основание" включает в себя построение и решение дискретной модели. Построение реализуется алгоритмами построения матрицы жесткости, заданием вектора нагрузок и граничных условий для отдельного суперэлемента.

В разработанных алгоритмах учитываются особенности матриц жесткости отдельного суперэлемента и неоднородность грунтового основания системы.

Для удобства пользователя спроектирован интерфейс вывода исходных данных: размеров нерегулярной решетки, выбор характеристик конечных элементов по слоям XOZ (для каждого суперэлемента), интерфейс вывода результатов в табличной форме.

Приложение моделирования расчета осадок плиты реализуется в интегрированной среде программирования Borland Delphi 5.0.

Оглавление

- Введение

- Системы и методы их исследования. Системный подход

- Основные положения общей теории систем

- Классификация систем

- Структура системы

- Системный подход

- Методы исследования систем

- Основные понятия теории упругости

- Напряжения

- Деформации

- Основная концепция метода конечных элементов

- Характеристики тетраэдрального элемента

- Функции перемещений

- Матрица деформации

- Матрица упругости

- Матрицы жесткости, напряжений и нагрузок

- Математическая и дискретная модели

- Математическая модель

- Дискретная модель

- Алгоритмы построения и решения дискретной модели

- Описание и инструкция работы с приложением

- Верификация приложения Заключение

- Список использованных источников

- Приложение

Заключение

В курсовой работе реализовано моделирование расчета осадок большеразмерной плиты на основании системного подхода и метода конечных элементов. Разработаны алгоритмы построения матрицы жесткости упакованной в прямоугольник, решения системы линейных алгебраических уравнений для упакованной МЖ. Спроектирован удобный интерфейс ввода исходных данных и вывода результатов. Создан программный продукт моделирования расчета осадок в среде Dеlрhi 5.0.

Проведена верификация программного продукта на основе задачи, имеющей аналитическое решение. Она показала хорошее совпадение результатов с точностью примерно 90-95%.

Разработанное приложение может быть использовано для предварительных расчетов оснований фундаментов плит с учетом сложной структуры основания в инженерной практике на этапе проектирования.

Список литературы

1. Быховцев В.Е. Компактный алгоритм построения матрицы жесткости в МКЭ. - Известия АН БССР, серия физ. - матем. наук, №1, 1983, с.34-37.

2. Быховцев В.Е., Ермашов В.П., Богданова Т.Г. Влияние формы фундамента на его осадки. - Фундаменты на искусственных основаниях в условиях Белорусской ССР, сб. научных трудов, Минск: БелНИИС, 1986, с.47-55.

3. Винокуров Е.Ф. Расчёт оснований и фундаментов. - Минск: АН БССР, 1960. - 294 с.

4. Галлагер Р. Метод конечных элементов: основы. - М.: "Мир", 1984. - 428с.

5. Ильюшин А.А. Механика сплошной среды: Учебник. - 3-е изд. - Москва: Издательство МГУ, 1990. - 310 с.

6. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Перев. с англ. - Москва: "Мир", 1975. - 544с.

7. Лурье А.И. Нелинейная теория упругости. - Москва: "Наука". Главная редакция физико-математической литературы, 1980. - 512 с.

8. Партон В.З. Перлин П.И. Методы математической теории упругости: Учебное пособие. - Москва: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981. - 688 с.

9. Сесков В.Е., Быховцев В.Е., Лях В.Н., Цурганова Л.А. Определение несущей способности и осадки микросвайных фундаментов в выштампованных скважинах методом вычислительного и физического экспериментов. - Основания и фундаменты, сб. н. трудов, Минск: НПТО "Белстройнаука", 1986, с.26-35.

10. Сивцова Е.П. Расчёт осадки одиночной сваи с учётом работы острия. - Сб. трудов НИИ оснований №53, М., 1963.

11. Цытович Н.А. Механика грунтов. - Москва: Госстройиздат, 1963. - 636 с.