Мастер конструкций: базовые модели

Построение модели нередко состоит из множества однотипных и повторяющихся задач. Особенно часто это встречается в проектах, состоящих из большого числа узлов и элементов.

Тут на помощь приходят «Мастера конструкций», позволяющие создавать конструкции мостов за очень короткий промежуток времени. Вы можете создать конструкции на основе параметрического ввода данных о геометрии сооружения, граничных условиях, нагрузках, а также стадиях возведения конструкции и даже информации о предварительном натяжении.

Ранее мы не рассматривали данный функционал, но в связи с высоким запросом пользователей на «Мастера», наша команда технической поддержки расскажет о том, как они помогают инженерам ускорять процесс моделирования. В этой статье мы начнем с базовых моделей, которые включают в себя конструкции следующего типа: балка, колонна, арка, рама, ферма, плита, оболочка.

Рассмотрим их функционал по порядку.

1. Мастер балок

Мастер балок осуществляет автоматическую генерацию ряда балочных элементов, которые располагаются на одной линии. Функционал данного Мастера довольно простой и не требует большого количества данных для ввода.

Для начала инженеру требуется выбрать разбивку балки на конечные элементы по ее длине. Шаг конечных элементов может быть равномерным (Тип 2) или неравномерным (Тип 1) по длине балки. Данные расстояния всегда можно редактировать, удаляя лишнюю координату по длине балки, либо задавая шаг заново, после нажатия опции «Удалить все».

Для балки можно заранее задать материал и сечение. Также имеется опция задания элементарных закреплений в каждом узле балки — необходимо поставить галочку напротив «Задать закрепления».

В блоке «Вставить» содержатся настройки положения генерируемой балки в пространстве расчетной модели. Балку можно вставить в любую точку пространства модели, вводя координаты точки вставки вручную или выбирая нажатием на существующую. Балку можно повернуть в пространстве на требуемый угол:

  • Альфа — угол относительно оси X ГСК;
  • Бета — угол относительно оси Y ГСК;
  • Гамма — угол относительно оси Z ГСК.

«Объединить дублирующиеся узлы» — выберите эту опцию для объединения совпадающих узлов существующей модели и узлов вновь создаваемой модели.

«Пересечение с элементами» — выберите эту опцию, чтобы разделить существующие элементы в тех точках, принадлежащих вновь создаваемой модели, которые находятся в контакте с существующими элементами существующей модели.

И последняя настройка — «Исходная точка». Выбор начальной точки на балке, которая будет совпадать с Точкой вставки, выбранной ранее. На рисунке предварительного просмотра она будет подсвечена красным.

Генерация элементов балки с переменным и равным шагомПараметры вставки балки
Рисунок 1.1. Генерация элементов балки с переменным и равным шагом

Параметры вставки балки
Рисунок 1.2. Параметры вставки балки

2. Мастер колонн

Мастер колонн осуществляет автоматическую генерацию ряда вертикальных балочных элементов, расположенных вдоль линии.

Для начала инженеру требуется выбрать разбивку колонны на конечные элементы по ее длине. Данные расстояния всегда можно редактировать, удаляя лишнюю координату по длине колонны, либо задавая шаг заново, после нажатия опции «Удалить все».

Для колонны можно заранее задать материал и сечение. Также имеется опция задания закреплений в пяте колонны, это можно сделать, выбрав соответствующее значение в графе «Граничные условия».

В блоке «Вставить» содержатся настройки положения генерируемой колонны в пространстве расчетной модели. Колонну можно вставить в любую точку пространства модели, вводя координаты точки вставки вручную или выбирая нажатием на существующую. Колонну можно повернуть в пространстве на требуемый угол:

  • Альфа — угол относительно оси X ГСК;
  • Бета — угол относительно оси Y ГСК;
  • Гамма — угол относительно оси Z ГСК.

«Объединить дублирующиеся узлы» — выберите эту опцию для объединения совпадающих узлов существующей модели и узлов вновь создаваемой модели.

«Пересечение с элементами» — выберите эту опцию, чтобы разделить существующие элементы в тех точках, принадлежащих вновь создаваемой модели, которые находятся в контакте с существующими элементами существующей модели.

И последняя настройка — «Исходная точка». Выбор начальной точки на колонне, которая будет совпадать с Точкой вставки, выбранной ранее. На рисунке предварительного просмотра она будет подсвечена красным.

Генерация элементов колонны
Рисунок 2.1. Генерация элементов колонны

Параметры вставки колонны
Рисунок 2.2. Параметры вставки колонны

3. Мастер арок

Мастер арок используется для автоматической генерации арочной конструкции, представленной набором балочных элементов. Для начала инженеру требуется выбрать тип арки — характер ее геометрии и формы. Доступны следующие типы форм арок:

  • Круг. Для задания арки по данному закону потребуется указать радиус окружности и угол поворота.
  • Эллипс. Для задания арки по данному закону потребуется указать величины пролета и высоты арки.
  • Парабола. Для задания арки по данному закону потребуется указать величины пролета и высоты арки.
  • Цепная линия. Для задания арки по данному закону потребуется указать величины пролета и высоты арки, а также коэффициент уравнения цепной линии (m).

Уравнение цепной линииУравнение цепной линии Уравнение цепной линии
L1 — половина пролета.

Рисунок 3.1. Уравнение цепной линии

  • Уравнение второго порядка. Для задания арки по данному закону потребуется указать величину пролета и задать уравнение второго порядка.
  • Уравнение третьего порядка. Для задания арки по данному закону потребуется указать величину пролета и задать уравнение третьего порядка.

Для каждого типа арок доступен выбор числа сегментов для разбития. Число сегментов ограничено 500. Также для арок форм эллипс, парабола и цепная линия доступна опция выбора — разбивать дугу (Тип 2) или ее проекцию на равные участки (Тип 1).

Параметры арки до ее вставки доступны для редактирования. После изменения данных, просто нажмите «Перечертить и обновить данные».

Для арки можно заранее задать материал и сечение. Также имеется опция задания закреплений в пятах арки, это можно сделать, выбрав соответствующее значение в графе «Граничные условия».

В блоке «Вставить» содержатся настройки положения генерируемой арки в пространстве расчетной модели. Арку можно вставить в любую точку пространства модели, вводя координаты точки вставки вручную или выбирая нажатием на существующую. Арку можно повернуть в пространстве на требуемый угол:

  • Альфа — угол относительно оси X ГСК;
  • Бета — угол относительно оси Y ГСК;
  • Гамма — угол относительно оси Z ГСК.

«Объединить дублирующиеся узлы» — выберите эту опцию для объединения совпадающих узлов существующей модели и узлов вновь создаваемой модели.

«Пересечение с элементами» — выберите эту опцию, чтобы разделить существующие элементы в тех точках, принадлежащих вновь создаваемой модели, которые находятся в контакте с существующими элементами существующей модели.

И последняя настройка — «Исходная точка». Выбор начальной точки на арке, которая будет совпадать с Точкой вставки, выбранной ранее. На рисунке предварительного просмотра она будет подсвечена красным.

Генерация элементов арки
Рисунок 3.2. Генерация элементов арки

Параметры вставки арки
Рисунок 3.3. Параметры вставки арки

4. Мастер рам

Мастер рам используется для автоматической генерации плоской рамы, состоящей из пространственных балочных элементов.

Пространственная рама создается путем добавления координат X и Z узлов, образующих пространственную конструкцию. Сразу можно добавить несколько узлов с одинаковым шагом. Положения узлов доступны для редактирования.

Также во вкладке «Редактировать» пользователь может удалить элементы, которые не требуются в его модели, после автоматической генерации рамы. Помимо прочего, можно поменять угол Бета — угол, привязывающий ЭСК к ГСК. Для рамы можно заранее задать материал и сечение.

В блоке «Вставить» содержатся настройки положения генерируемой рамы в пространстве расчетной модели. Раму можно вставить в любую точку пространства модели, вводя координаты точки вставки вручную или выбирая нажатием на существующую. Раму можно повернуть в пространстве на требуемый угол:

  • Альфа — угол относительно оси X ГСК;
  • Бета — угол относительно оси Y ГСК;
  • Гамма — угол относительно оси Z ГСК.

«Объединить дублирующиеся узлы» — выберите эту опцию для объединения совпадающих узлов существующей модели и узлов вновь создаваемой модели.

«Пересечение с элементами» — выберите эту опцию, чтобы разделить существующие элементы в тех точках, принадлежащих вновь создаваемой модели, которые находятся в контакте с существующими элементами существующей модели.

И последняя настройка — «Исходная точка». Выбор начальной точки на раме, которая будет совпадать с Точкой вставки, выбранной ранее. На рисунке предварительного просмотра она будет подсвечена красным.

 Генерация положения узлов рамы
Рисунок 4.1. Генерация положения узлов рамы

 Генерация и редактирование элементов рамы
Рисунок 4.2. Генерация и редактирование элементов рамы

Параметры вставки рамы
Рисунок 4.3. Параметры вставки рамы

5. Мастер ферм

Мастер ферм используется для автоматической генерации модели стержневой конструкции из элементов типа балка и ферма (верхний и нижний пояса — балочные элементы, вертикальные и диагональные элементы — ферменные элементы).

Для начала инженеру предлагается выбрать тип фермы и схему решетки. Дальше требуется указать геометрические параметры: длину, высоту и высоты уклонов фермы, а также число панелей. Также в Мастере ферм есть удобная вариативная опция «Размер между крайними точками». Данная опция позволяет назначать в качестве высоты фермы расстояние между верхом верхнего пояса и низом нижнего пояса, а не расстояние между осями балочных элементов.

Помимо вышесказанного, пользователь может выбрать, будет ли его конструкция симметричной или ассиметричной.

В разделе «Редактировать» пользователь может добавить в конструкцию вертикальные элементы, а также задать каждому конструктивному элементу фермы свои свойства сечений и материалов.

В блоке «Вставить» содержатся настройки положения генерируемой фермы в пространстве расчетной модели. Ферму можно вставить в любую точку пространства модели, вводя координаты точки вставки вручную или выбирая нажатием на существующую. Ферму можно повернуть в пространстве на требуемый угол:

  • Альфа — угол относительно оси X ГСК;
  • Бета — угол относительно оси Y ГСК;
  • Гамма — угол относительно оси Z ГСК.

«Объединить дублирующиеся узлы» — выберите эту опцию для объединения совпадающих узлов существующей модели и узлов вновь создаваемой модели.

«Пересечение с элементами» — выберите эту опцию, чтобы разделить существующие элементы в тех точках, принадлежащих вновь создаваемой модели, которые находятся в контакте с существующими элементами существующей модели.

«Освобождение конца балки» — снятие связей и степеней свободы элементов поясов фермы в соединении между элементами (врезка шарниров). Концы балочных элементов освобождены по умолчанию, Пользователь может изменить данные параметры.

И последняя настройка — «Исходная точка». Выбор начальной точки на ферме, которая будет совпадать с Точкой вставки, выбранной ранее. На рисунке предварительного просмотра она будет подсвечена красным.

Генерация данных фермы
Рисунок 5.1. Генерация данных фермы

Редактирование данных фермы
Рисунок 5.2. Редактирование данных фермы

Параметры вставки фермы
Рисунок 5.3. Параметры вставки фермы

6. Мастер плит

Мастер плит используется для автоматической генерации модели, состоящей из элементов плитного типа, для конструкций прямоугольной, круглой или полукруглой плит.

Для начала инженеру предлагается выбрать тип плиты и, в зависимости от типа, указать ее геометрические размеры: ширину и высоту или радиус. Также пользователь может сразу задать материал плиты и ее толщину.

В разделе «Редактировать» пользователь может указать наличие и форму отверстия в плите, привязать размерами его положение в пространстве плиты. Также инженер определяет разбивку плиты, указывая количество делений по каждой стороне плиты или максимальные размеры конечного элемента при разбивке сетки.

В блоке «Вставить» содержатся настройки положения генерируемой плиты в пространстве расчетной модели. Плиту можно вставить в любую точку пространства модели, вводя координаты точки вставки вручную или выбирая нажатием на существующую. Плиту можно повернуть в пространстве на требуемый угол:

  • Альфа — угол относительно оси X ГСК;
  • Бета — угол относительно оси Y ГСК;
  • Гамма — угол относительно оси Z ГСК.

«Объединить дублирующиеся узлы» — выберите эту опцию для объединения совпадающих узлов существующей модели и узлов вновь создаваемой модели.

«Пересечение с элементами» — выберите эту опцию, чтобы разделить существующие элементы в тех точках, принадлежащих вновь создаваемой модели, которые находятся в контакте с существующими элементами существующей модели.

И последняя настройка — «Исходная точка». Выбор начальной точки на плите, которая будет совпадать с Точкой вставки, выбранной ранее. На рисунке предварительного просмотра она будет подсвечена красным.

Генерация данных плиты
Рисунок 6.1. Генерация данных плиты

Редактирование данных плиты
Рисунок 6.2. Редактирование данных плиты

Параметры вставки плиты
Рисунок 6.3. Параметры вставки плиты

7. Мастер оболочек

Мастер оболочек используется для автоматической генерации моделей таких конструкций как коробчатая оболочка трапециевидного сечения, цилиндрическая оболочка, сферическая оболочка и полусфера, из элементов плитного типа.

Для начала инженеру предлагается выбрать тип оболочки и, в зависимости от типа, указать ее геометрические размеры. Также пользователь может сразу задать материал оболочки, ее толщину и шаг разбивки на конечные элементы.

В блоке «Вставить» содержатся настройки положения генерируемой оболочки в пространстве расчетной модели. Оболочку можно вставить в любую точку пространства модели, вводя координаты точки вставки вручную или выбирая нажатием на существующую. Оболочку можно повернуть в пространстве на требуемый угол:

  • Альфа — угол относительно оси X ГСК;
  • Бета — угол относительно оси Y ГСК;
  • Гамма — угол относительно оси Z ГСК.

«Объединить дублирующиеся узлы — выберите эту опцию для объединения совпадающих узлов существующей модели и узлов вновь создаваемой модели.

«Пересечение с элементами» — выберите эту опцию, чтобы разделить существующие элементы в тех точках, принадлежащих вновь создаваемой модели, которые находятся в контакте с существующими элементами существующей модели.

И последняя настройка — «Исходная точка». Выбор начальной точки на оболочке, которая будет совпадать с Точкой вставки, выбранной ранее. На рисунке предварительного просмотра она будет подсвечена красным.

Генерация элементов оболочки
Рисунок 7.1. Генерация элементов оболочки

Параметры вставки оболочки
Рисунок 7.2. Параметры вставки оболочки

Заключение

В данной статье мы тезисно рассмотрели основной принцип работы Базовых Мастеров Конструкций. Простыми шагами можно быстро моделировать геометрию простых конструкций, а путем комбинирования различных Базовых Мастеров можно создавать конструкции уже более сложной конфигурации.

midas Civil

Скачайте демо-версию midas Civil

Начните пользоваться уже сегодня! После скачивания демо-версии
вам будут доступны обучающие материалы по началу работы.