~1 (Методология разработки программных продуктов и больших систем)
Описание файла
Документ из архива "Методология разработки программных продуктов и больших систем", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технология" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "технология" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "~1"
Текст из документа "~1"
Киевский Национальный Университет Строительства и Архитектуры.
Кафедра систем автоматизированного проектирования и управления.
КУРСОВАЯ РАБОТА.
По предмету: «Методология разработки программных продуктов и больших систем».
На тему: «Проектирование напряжённо-деформированного состояния тонкостенных (замкнутых и разомкнутых) оболочечных железобетонных конструкций переменной жёсткости».
Выполнили:
студенты группы КСП-42
Демьяненко Е.И.
Шепель В.В.
Проверил:
Яловец А.Л.
1999г.
1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ.
В данном курсовом проекте имеет место следующая актуальность темы. Замкнутые и разомкнутые в окружном направлении конические оболочки переменной жёсткости широко используются как конструктивные оболочечные элементы в разных отраслях машиностроения, авиастроения, судостроения, а также строительной индустрии.
-
Улучшение технико-экономических характеристик и качества проектирования конических оболочек.
-
Уменьшение массы конических оболочек.
-
Достижение высокой жёсткости и прочности.
-
Возможность изготовления оболочек из различных конструкционных материалов.
-
Учёт реальных факторов при изготовлении конических оболочек.
-
Улучшение эксплуатационных характеристик конических оболочек.
-
Улучшение поведения конструкции при сложных условиях работы и требования предъявляемые к ним.
-
Повышение точности определения факторов при напряжённо-деформированном состоянии конструкции.
-
Исследование поведения замкнутых конических оболочек.
-
Исследование поведения разомкнутых конических оболочек.
Исследование различных методов для проектирования напряжённо-деформированного состояния тонкостенных оболочечных конструкций.
-
Исследование решения двумерных краевых задач при различных граничных условиях.
-
Исследование различных вариационно-разностных и проекционных методов.
-
Исследование применения сплайн функций к данному типу задач.
Необходимость расчёта напряжённо-деформированного состояния, в замкнутых и разомкнутых в окружном направлении изотропных и ортотропных конических оболочек с изменяемыми параметрами, приводит к решению двухмерных краевых задач при различных граничных условиях. Это решение вызывает значительные математические и вычислительные трудности. Сложность решения данного типа задач обусловлена не только высоким порядком системы, изменяемостью её коэффициентов, но и необходимостью точно удовлетворить заданным граничным условиям на всех контурах конической оболочки.
Различные вариационно-разностные и проекционные методы позволяют получить решение данного класса задач для конических оболочек постоянной толщины при простых граничных условиях, которые допускают отсоединение переменных. Как показала практика применение методов конечных разностей и конечных элементов в задачах такого класса не всегда даёт возможность с достаточной точностью удовлетворить граничным условиям (ошибка приблизительно равна 20%).
В последнее время в практике расчётов тонкостенных элементов железобетонных конструкций используются сплайн функции. Работы многих исследователей, в которых в основном решаются одномерные краевые задачи теории оболочек и пластин, показывают, что применение сплайн функций как аппарата приближения функций позволяет упростить разработку алгоритмов и программного обеспечения по сравнению с использованием классического аппарата многочленов.
Таким образом, проектирование и моделирование железобетонных тонкостенных замкнутых или разомкнутых оболочечных конструкций на основе сплайн функций является актуальным.
2. ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ ЗАДАЧИ.
-
Построение точного решения (погрешность не более 5%) об изгибе ортотропных конических оболочках асимметричного строения под действием нормальной поверхностной нагрузке и температурного поля. Разработка методов численного решения двухмерных краевых задач для замкнутых и разомкнутых конических оболочек поворота шаровидной структуры с изотропными и ортотропными слоями, изменяемыми в двух координатных направлениях жёсткости, которые находятся под действием асимметричных силовых и температурных нагрузок, на основе сплайн аппроксимации.
-
Разбиение заданного отрезка исследования на N равных частей с помощью сетки точек.
-
Выполнение выборки N+1 точек коллокации для расчёта В-сплайнов.
-
Приведение исходной системы дифференциальных уравнений в частных производных к системе обыкновенных дифференциальных уравнений.
-
Подстановка решения данных уравнений в заданные граничные условия на криволинейных контурах.
-
Выполнение вычисления В-сплайнов в заданных точках коллокации.
-
-
Построение и реализация на ЭВМ алгоритма численного решения, которое позволяет проводить исследования напряженно-деформированного состояния тонкостенных элементов железобетонных конструкций в виде конических оболочек указанного класса. Проведение исследования напряженно-деформированного состояния конкретных замкнутых и разомкнутых конических оболочек поворота в широком диапазоне изменения геометрических и механических параметров, видов нагрузки и способов закрепления контуров.
-
Выполнение анализа как влияет угол конусности на напряжённо-деформированное состояние замкнутой или разомкнутой конической оболочки вращения переменной толщины.
-
Выполнение анализа влияния ортотропии на напряжённо-деформированное состояние замкнутой или разомкнутой конической оболочки.
-
Расчёт деформации конических оболочек при различных способах закрепления контуров.
-
3. ДЕКОМПОЗИЦИЯ СИСТЕМЫ. ПОСТРОЕНИЕ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ. РАЗЛОЖЕНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА НА УРОВНИ.
Способ управления сложными системами был известен ещё в древности. При проектировании сложной программной системы необходимо разделять её на всё меньшие и меньшие подсистемы, каждую из которых можно совершенствовать независимо. В самом деле, декомпозиция вызвана сложностью программирования системы, поскольку именно эта сложность вынуждает делить пространство состояний системы. Декомпозицию системы можно разделить на два основных вида:
-
алгоритмическая декомпозиция;
-
объектно-ориентированная декомпозиция.
Алгоритмическая декомпозиция. Большинство из нас формально обучено структурному проектированию « сверху вниз », и мы воспринимаем декомпозицию как обычное разделение алгоритмов, где каждый модуль системы выполняет один из этапов общего процесса. Разделение по алгоритмам концентрирует внимание на порядке происходящих событий.
Объектно-ориентированная декомпозиция. Всегда можно предположить, в том числе и в нашем случае, что у любой задачи существует альтернативный способ декомпозиции системы.
Хотя обе декомпозиции решают одну и туже задачу, но они делают это разными способами. Во второй декомпозиции мир представлен совокупностью автономных действующих объектов, которые взаимодействуют друг с другом, чтобы обеспечить поведение системы, соответствующее более высокому уровню. Каждый объект обладает своим соответствующим поведением, и каждый из них моделирует некоторый объект реального мира. С этой точки зрения объект является вполне осязаемой вещью, которая демонстрирует вполне определённое поведение. Объекты что-то делают, и мы можем, послав им сообщение, просить их выполнить то-то или то-то.
Однако мы не можем сконструировать сложную систему одновременно двумя способами, тем более что эти способы, по сути, ортогональны. Мы должны начать разделение системы либо по алгоритмам, либо по объектам, а затем, используя полученную структуру, попытаться рассмотреть проблему с другой точки зрения. Опыт показывает, что полезнее начинать с объектной декомпозиции. Такое начало помогает лучше справиться с приданием организованности сложности программных систем.
Объектная декомпозиция имеет несколько достаточно важных преимуществ перед алгоритмической декомпозицией:
-
Объектная декомпозиция уменьшает размер программных систем за счёт повторного использования общих механизмов, что приводит к существенной экономии выразительных средств.
-
Объектно-ориентированные системы более гибкие и проще эволюционируют со временем, потому что их схемы базируются на устойчивых промежуточных формах.
-
Объектная декомпозиция существенно снижает риск при создании сложной программной системы, так как она развивается из меньших систем, в которых мы уже уверены.
-
Объектная декомпозиция помогает нам разобраться в сложной программной системе, предлагая нам разумные решения относительно выбора подпространства большого пространства состояний.
На рисунке 1 показана декомпозиция объекта проектирования.
6 8 11 14
7 9 12 15
10 13
Рис.1. Декомпозиция объекта проектирования.
0.- Тонкостенная железобетонная оболочечная конструкция.
1.- Подсистема исследования состояния спокойствия.
2.- Подсистема проверки на наличие дефекта.
3.- Подсистема исследования напряженно-деформированного состояния от различных нагрузок.
4.- Подсистема проверки оболочки на прочность в упругом состоянии.
5.- Подсистема расчёта околоарматурных напряжений.
6.- Процедура исследования бездефектного околоарматурного состояния.
7.- Процедура исследования конструкции с околоарматурным состоянием.
8.- Процедура исследования напряженно-деформированного состояния от температурной нагрузки.
9.- Процедура исследования напряженно-деформированного состояния от поверхностной нагрузки.
10.- Процедура исследования напряженно-деформированного состояния от комбинированной нагрузки.
11.- Процедура расчёта деформированных сред и выражения углов поворота нормали.