Новости

17 марта 2017 г.

17 марта 2017 г.

Завершена работа над математической моделью и программой UKS-Wires для расчетов произвольных тросовых систем методом конечных элементов.

Программа позволяет выполнять механические расчеты статического состояния различных тросовых систем в трехмерном пространстве (3D). Например, можно рассчитывать:
• свободно подвешенные провода (как с подвижными, так и с жесткими точками подвеса);
• контактные подвески всевозможных конструкций (включая двойные, тройные, пространственно-ромбовидные и т.д.);
• гибкие поперечины;
• узлы контактной сети городского транспорта;
• вантовые и прочие висячие системы.


Исходными данными для расчета является произвольная геометрия тросовой системы, нарисованная «вчерне» в CAD. Таким образом задаются примерные положения проводов (их можно рисовать, например, прямыми линиями, соединяющими точки подвеса), а также соединения проводов между собой и различные элементы:

• сосредоточенные массы и силы;
• компенсирующие устройства и «натяжители»;
• закрепления и «ограничители», фиксирующие возможные перемещения точек на проводах;
• специальные объекты, подбирающие длину заданных проводов (например, струн контактной подвески) и др.

В результате расчета программа выдает:

• точное пространственное положение и размеры всех элементов системы в нагруженном состоянии;
• натяжение каждого троса на участках с дискретностью по конечным элементам;
• реакции в местах закрепления, т.е. силы, передаваемые от тросов на поддерживающие конструкции.

Программа позволяет выполнять расчеты в как «исходном» нагруженном состоянии, так и при изменении внешних воздействий (температуры, ветра и гололеда) в 9-ти основных расчетных режимах. Имеется возможность строить монтажные кривые и монтажные таблицы для тросов, а также монтажные «развертки» тросов с указанием их длин и положения закрепляемых на них элементов. Для контактных подвесок можно выводить графики высотного положения контактных проводов, траектории точки контакта и графики эластичности. Траектории и эластичности могут рассчитываться с учетом взаимодействия токоприемника с несколькими контактными проводами одновременно. При расчетах в программе может учитываться износ контактных проводов, а также дополнительные нагрузки, появляющиеся в режимах с внешними воздействиями (например, нагрузки от токоприемников). Все результаты также выводятся в CAD.

Для упрощения моделирования контактных подвесок предусмотрена возможность автоматической отрисовки в CAD шаблонов подвесок различных типовых конструкций. Автоматически нарисованные шаблоны могут быть рассчитаны «как есть» или после любых доработок в CAD’е «вручную».

В основу программы положена пространственная трехмерная нелинейная математическая модель, разработанная на основе метода конечных элементов.

Программа написана на языке Fortran с применением высокопроизводительных алгоритмов с реализацией параллельных вычислений и является шестым «членом семейства» математических моделей УКС, созданных и развиваемых нами в последние годы:

1. UKS-fem2D – моделирование контактных подвесок МКЭ в 2D. Линейная постановка задачи.
2. UKS-fem3D – моделирование контактных подвесок МКЭ в 2D. Нелинейная постановка задачи.
3. UKS-dynamic – моделирование динамики контактных подвесок МКЭ, а также параметров их взаимодействия с токоприемниками (3D).
4. UKS-beams – моделирование стержневых систем МКЭ (2D).
5. UKS-current – моделирование токораспределения и нагрева проводов в электрических сетях постоянного и переменного тока (3D);
6. UKS-wires – моделирование тросовых систем МКЭ (3D).

Возврат к списку