Study of modern software capabilities for complex shell analysis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. In design and calculation of civil engineering structures, several standard commercial software packages, which are successfully applied to solve everyday engineering problems, are traditionally used. However, when it is necessary to design the models of complex shape shell structures with defining surfaces based on parametric equations, such programs often have certain drawbacks. The aim of the work - analysis of existing types of commercial computational software packages in order to check which allow to design finite element models for shell structures with median surfaces of complex geometry given by parametric equations. Methods. The analysis of commercial computational software packages is carried out by studying the software manuals, and by building and calculating a model in the shape of a right helicoid as a test example. To evaluate the results of the stress-strain state of a shell with a middle surface in the form of a right helicoid, an analytical calculation method based on the Reissner’s equations and Fourier series expansion is used. Results. A review of modern commercial computational software packages as applied to models defined by parametric equations is carried out. A model for a shell structure with a median surface in the form of right helicoid is built. The numerical results of stress-strain behavior of the right helicoid are obtained and analyzed in comparison with the analytical solutions obtained using the Reissner’s equations with Fourier series expansion. The pros and cons of several popular means of software are presented.

About the authors

Marina I. Rynkovskaya

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Author for correspondence.
Email: marine_step@mail.ru
SPIN-code: 9184-7432

PhD, Docent, Associate Professor at the Department of Civil Engineering, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117198, Russian Federation

Timur Elberdov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: marine_step@mail.ru

master student at the Department of Civil Engineering, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117198, Russian Federation

Enes Sert

Esslingen University of Applied Sciences

Email: marine_step@mail.ru

Master of Engineering, PhD student at the Faculty of Mechanical Engineering

33 Kanalstrasse, Esslingen, 73728, Federal Republic of Germany

Andreas Öchsner

Esslingen University of Applied Sciences

Email: marine_step@mail.ru

DSc, Professor at the Faculty of Mechanical Engineering

33 Kanalstrasse, Esslingen, 73728, Federal Republic of Germany

References

  1. Krivoshapko S.N., Ivanov V.N. Simplified selection of optimal shell of revolution. Structural Mechanics of En- gineering Constructions and Buildings. 2019;15(6):438-448.
  2. Rynkovskaya M. Studying the shape of a helical ramp. Proceedings IASS Symposium 2019 Form & Force. 2019:1451-1456.
  3. Perelmuter A.V., Slivker V.I. Raschetnie modeli soorujeniy i vozmozhnost ih analiza [Calculation models of structures and possibility of their analysis]. Мoscow: SCAD SOFT Publ.; 2011. (In Russ.)
  4. Website for designers and engineers - DWG.RU. Code-Aster - general information. https://dwg.ru/dnl/3548
  5. Safronov P.I. Ispol'zovanie programmnogo kompleksa “Code Aster” dlya resheniya zadach stroitel'noj mekhaniki i teorii uprugosti [Usage of software Code Aster for solving tasks of structural mechanics and theory of elas- ticity]. Bulletin of Pskov State University. Series: Econo- mic and Technical Sciences. 2013;(3):148-158. (In Russ.).
  6. Technical support and education: Autodesk Know- ledge Network. Robot - general information. http://docs. autodesk.com/RSA/2012/RUS/filesROBOT/GUID-E6467 BAF-8676-4273-8ED0-4D308F29817-5.htm
  7. TOO “Sklad informacionnykh tekhnologii”. Robot Structural Analysis Professional. https://k-2.kz/p55241342- robot-structural-analysis.html. (In Russ.)
  8. Suchorukov V.V. Autodesk Robot Structural Analysis. Design and computing complex: reference and training manual. Moscow: Publishing House of the Association of Construction Universities; 2009. (In Russ.)
  9. SAS IP, Inc. ANSYS Fluent Tutorial Guide. Relea- se 18.0. 2017. http://users.abo.fi/rzevenho/ansys%20fluent% 2018%20tutorial%20guide.pdf
  10. License, implantation, consulting - CADFEM. Program package ANSYS.
  11. SOFiSTiK: Information Source. http://mysofistik. blogspot.com/p/sofistik_18.html
  12. COMSOL: Multiphysics Software for Optimizing Designs. https://www.comsol.ru/comsol-multiphysics?utm_ source=GT_5&utm_campaign=ru_GT_2018&utm_medium =Other&utm_content=1
  13. Busygina G.M., Dremova O.V. Application of the SCAD Office software package for calculation of rod structures: educational and methodical manual for students of construction specialties. Barnaul; 2015.
  14. Karpilovskyy V.S., Kryksunov E.Z., Maliaren- ko A.A., Perelmuter A.V., Perelmuter M.A., Fialko S.Y. SCAD Office. V. 21. System Scad++. Moscow: SCAD Office Publ.; 2015.
  15. Romashkina M.A., Titok V.P. Software package LIRA-SAPR. Manual. Educational examples. 2018. https:// rflira.ru/files/lira-sapr/Book_LIRA_SAPR_2018.pdf
  16. Krivoshapko S.N. Geometry and strength of gene- ral helicoidal shells. Applied Mechanics Reviews. 1999; 52(5):161-175.
  17. Reissner E. Small rotationally symmetric deformations of shallow helicoidal shells. Journal of Applied Mechanics. 1955;22(1):31-34.
  18. Rynkovskaya M., Ivanov V.N. Analytical method to analyze right helicoid stress-strain. Engineering Design Applications. Advanced Structured Materials. 2019;(92):157-171

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».