Некоторые аспекты использования платформы Ansys Workbench в строительстве

Современные информационные технологии позволяют решать сложнейшие задачи во многих отраслях промышленности. В строительстве наиболее востребовано математическое моделирование. Эта технология позволяет изучать и прогнозировать поведение строительных объектов с использованием математических методов [1, с. 15].

В настоящее время конструкции в строительстве значительно усложнились и имеют большое количество требований, которые должны быть предусмотрены еще в начале работы. Перед инженерами стоит задача оптимизации энергопотребления и безопасности при использовании здания. При разработке проекта должны быть учтены многие факторы, и весь проект должен соответствовать нормативным документам.

Использование платформы Workbench программного комплекса (ПК) ANSYS позволяет оперативно и экономически целесообразно вносить изменения на ранних этапах проектирования при оптимизации конструкции зданий. Большое количество мощных инструментов для моделирования различных процессов способствует принятию объективных решений, которые касаются выбора используемых материалов, систем пожаротушения, отопления, вентиляции. Все это создает хорошие условия для специалистов не только при разработке, но и при оптимизации проектов.

Качество разработки здания неразрывно связано с безопасностью людей, которые находятся как внутри здания, так и рядом с ним. Результаты расчетов экстремальных нагрузок можно использовать для изучения целостности конструкций во время чрезвычайных ситуаций. Предлагаемые решения ANSYS Workbench дают возможность выполнять расчеты на потерю устойчивости, на сейсмоустойчивость, проектировать и выполнять проверку на прочность железобетонных и металлических конструкций. Особенно важно, чтобы нагруженные элементы конструкций не изменяли свои прочностные свойства.

Инструменты инженерного и архитектурного моделирования ПК ANSYS Workbench позволяют учитывать все эти аспекты при проектировании здания.

Для решения комфортного температурного режима в помещении в ПК ANSYS Workbench есть возможность моделирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Можно прогнозировать температуру, влажность воздуха в зависимости от тепловых потерь и солнечного нагрева через элементы конструкции (стены, крыша, окна, двери). Для повышения климатического комфорта используются результаты расчетов в совокупности с информацией о перемещениях людей в здании. Такие системы проверок, разработанные на базе ПК ANSYS Workbench, позволяют улучшать конструкторские решения для оптимальной вентиляции помещения.

Важнейшей составляющей конструирования современных зданий является пожарная безопасность. Моделирование взрывов и возможностей распространения пожара является важным этапом в эффективном цикле проектирования. Результаты расчетов с использованием возможностей ПК ANSYS Workbench позволяют выполнить проектирование систем пожаротушения и дымоудаления таким образом, чтобы они обеспечивали максимальную безопасность людей и являлись целостными в плане конструкции.

ПК ANSYS Workbench является многофункциональной системой для численного моделирования физических процессов и явлений, что позволяет решать различные инженерные задачи. Одной из основных областей применения ANSYS Workbench является механика деформируемого твердого тела. Не менее успешно решаются и задачи теплофизики, аэродинамики и другие. В структуре ANSYS Workbench основными компонентами являются решатели, в которых и реализуются математические модели и численные методы решения задач. Доступ к решателям осуществляют оболочки - приложения, которые имеют графический пользовательский интерфейс. К основным преимуществам ПК ANSYS Workbench можно отнести следующие [2]:

• •     управление      многодисциплинарным      математическим

моделированием

• •     встроенные инструменты оптимизации инженерных моделей

• •     легкий расчет различных вариантов геометрии, сетки и физики

модели для получения расчетных показателей

• •     улучшение качества объекта с последующим корректным

проектированием и моделированием.

Отличительной особенностью данного программного обеспечения является возможность адаптации рабочего пространства проекта к требованиям пользователей. Это позволяет конфигурировать среду, а создание повторяемых и редактируемых шаблонов приводит к автоматизации процесса решения задач. Стоит отметить, что рассматриваемый программный продукт помогает решать различные задачи математического моделирования в строительстве. К примеру, можно создать геометрическую модель строительного объекта по заданным параметрам. Более того, имеется возможность создавать физико-математическую модель, описывать расчетную схему и решать задачи с использованием граничных и начальных условий. В области математического моделирования в строительстве важен как конечный результат, так и промежуточный. Программное обеспечение ANSYS Workbench предоставляет такую возможность. Использование программы позволяет следить за процессом решения задачи наряду с обработкой и анализом результатов. Помимо перечисленного, программное решение позволяет осуществлять различные виды анализа конструкции на прочность: статический, динамический, модальный, гармонический, расчет потери устойчивости, оптимизацию формы и расчет контактных задач [3, с. 142].

В общем случае, основными этапами решения задач являются:

• •     создание или импорт геометрической модели из сторонних CAD-

• систем

• •     пространственная дискретизация расчетной области (покрытие

геометрической области сеткой конечных элементов)

• •     выбор физико-математической модели, описание расчетной

схемы, задание начальных и граничных условий

• •     процесс решения задачи с учетом контроля за сходимостью

решения

• •     обработка и анализ результатов [4, с. 8].

Программная система ANSYS Workbench действительно является мощным и удобным инструментом для решения прикладных задач в строительстве. Новые версии данного продукта открывают новые обширные возможности компьютерного моделирования физических процессов, совмещая в себе множество различных опций, что позволяет существенно сократить время расчета для ресурсоемких задач строительства.