"Generatory siatek struktur przestrzennych"

W tej pracy utworzono zestawy generatorów do następujących rodzajów przekryć strukturalnych:

  • siatki płaskie dwuwarstwowe -- 18 generatorów typowych płaskich przekryć strukturalnych,

  • siatki dwuwarstwowe walcowe -- zestaw 18 siatek analogicznych do powyższych, dla powierzchni walcowych,

  • siatki jednowarstwowe sferyczne -- zestaw 6 typowych jednowarstwowych przekryć sferycznych.

  • ponadto opracowano uniwersalne narzędzie do budowy struktur będących przestrzennym powieleniem części podstawowej tej struktury określanej jako komórka podstawowa. Narzędzie to zwane "powielaczem" pozwala użytkownikowi po zaprojektowaniu komórki podstawowej na powielenie jej w dowolnie wybranym przez siebie kierunku.

    Dla każdej siatki opracowano algorytm, a następnie przygotowano procedurę w języku Fortran 77.

    Mianem generatora określono automat tworzący macierze zawierające współrzędne (w układzie kartezjańskim lub biegunowym) węzłów oraz macierze powiązań elementowych. Tak wygenerowane macierze mogą być bezpośrednio wykorzystane do obliczeń metodą elementów skończonych. Opracowane generatory zostały dołączone do istniejącego i pracującego systemu obliczeniowego FEAS, który umożliwia ich graficzną prezentację, obracanie, przesuwanie, usuwanie fragmentów konstrukcji, dodawanie i odejmowanie prętów (także automatyczne). Otrzymane struktury można bezpośrednio analizować statycznie i dynamicznie korzystając z systemu FEAS, lub utworzone macierze współrzędnych węzłów i powiązń elementowych przenieść w formie pliku do innych aplikacji.

    Włączenie generatorów do ogólnego systemu metody elemntów skończonych znacznie rozszerzyło zakres funkcjonalny pracy. Opracowane generatory struktur mogą dodatkowo korzystać z wielu udogodnień opisu konstrukcji systemu FEAS.

    Generatory siatek płaskich dwuwarstwowych

    Geometryczne siatki prętów stosowane do konstrukcji przekryć strukturalnych można podzielić na:

  • klasę siatek prostokątnych, w których występują oczka prostokątne (najczęściej kwadratowe),

  • klasy siatek trójkątnych, w których występują oczka trójkątne i sześciokątne, klasę tych siatek zawężono do siatek zawierających trójkąty równoboczne i sześciokąty foremne.

    W klasie siatek prostokątnych, ze względu na orientację prętów warstwowych, wyróżnia się cztery podstawowe układy:

  • O-O -- siatka o orientacji ortogonalnej dla warstwy górnej i dolnej,

  • O-D -- siatka o orientacji ortogonalnej dla warstwy górnej i siatka o orientacji diagonalnej w warstwie dolnej,

  • D-O -- siatka o orientacji diagonalnej dla warstwy górnej i siatka o orientacji ortogonalnej w warstwie dolnej,

  • D-D -- siatka o orientacji diagonalnej dla warstwy dolnej i górnej.

    Każdy układ implikuje właściwe sobie warianty zakończenia brzegu struktury.

    Obok układów siatek podstawowych stosowane są również układy pochodne, rozrzedzone. Rozrzedzenie siatki ma charakter regularny i jest równoznaczne z wyeliminowaniem niektórych krzyżulców oraz prętów warstwy dolnej.

    W klasie siatek trójkątnych występują dwie siatki podstawowe:

  • T-T -- siatka trójkątów równobocznych w warstwie dolnej i górnej,

  • H-T -- siatka sześciokątów w warstwie górnej i trójkątów równobocznych w warstwie dolnej.

    Ponadto siatki rozrzedzone, oraz siatki będące kombinacjami trójkątów równobocznych i sześciokątów w warstwach górnej i dolnej (siatki nr 17 i 18).

    Siatki są tworzone automatycznie po wpisaniu przez użytkownika odpowiedniego zestawu danych.

    • e-mail dr inż. Zbigniew Kacprzyk, mgr inż. Beata Pawłowska