Конструкции

Для аппроксимации срединной поверхности оболочки, а также подкрепляющих ребер, элементов арок и ригелей используются следующие три типа конечных элементов:
1. Конечный элемент плиты оболочки в виде плоского произвольного четырехугольника, преобразующегося при необходимости в треугольный элемент. Этот элемент состоит из четырех согласованных треугольных элементов. Каждый треугольный элемент имеет шесть внутренних степеней свободы, которые исключаются на элементном уровне до формирования матрицы жесткости элемента плиты оболочки, имеющего 24 степени свободы, т. е. по шесть степеней свободы в каждом узле элемента. Локальная система координат этого элемента образуется следующим образом. Ось х соединяет середины сторон И и К. Ось у лежит в плоскости конечного элемента и проходит через стороны И и К перпендикулярно оси х. Ось z проходит через точку пересечения осей х и у перпендикулярно плоскости элемента и направлена таким образом, что полученный триедр образует правую сторону координат.
В качестве исходной информации задаются следующие физико-геометрические и топологические характеристики этого элемента: количество элементов; число типов элементов, различающихся по жесткостным параметрам; жесткостные характеристики, включающие модуль упругости Е и коэффициент Пуассона и; толщина элемента; величина нормального давления; удельный вес материала; топологический массив описания, в котором для каждого конечного элемента перечисляются узлы, образующие его. Обход узлов осуществляется по часовой стрелке. Эта топология определяет локальную систему координат каждого конечного элемента.
2. Конечный элемент балки в виде тонкого пространственного бруса с шестью степенями свободы в каждом узле. В качестве исходной информации задаются следующие параметры: количество элементов; количество типов элементов, отличающихся геометрическими характеристиками, и количество типов элементов, отличающихся физико-механическими свойствами. Физико-механическими характеристиками элемента являются модуль упругости материала, коэффициент Пуассона х, плотность и удельный вес, а геометрическими — осевая площадь элемента, площадь при работе на сдвиг, моменты инерции сечения относительно осей координат. Задается также топологический массив, в котором перечисляются узлы г и к, определяющие локальную систему координат балочного элемента. Код свободных концов г и предопределяет возможность исключения любого из узловых неизвестных.
3. Конечный граничный элемент, позволяющий задавать в любом узле конструкции связь конечной жесткости (пружину) и перемещение в произвольном направлении. Локальные системы координат всех типов конечных элементов должны быть правыми и определяются топологией узловых точек этих элементов. Глобальная система координат конструкции выбирается произвольно, но должна быть также правой.
Ограничение перемещений конструкции как жесткого целого, накладываемое в отдельных узлах сетки дискретизации, может быть организовано двумя способами: либо в узле по направлению соответствующего перемещения или угла поворота ставится описанный выше граничный элемент, либо этот узел закрепляется абсолютно жесткой линейной или угловой связью по соответствующему направлению путем задания логического массива связей. Необходимая исходная информация, включающая массив координат узлов сетки, топологические массивы расположения узлов отдельных конечных элементов, массив связей в узлах, формируется программой автоматического генерирования данных и записывается на магнитную ленту для последующего считывания в качестве исходных данных.