Предыстория:
Практикуясь в решении задач сопромата, мне всегда хотелось сверять свои результаты с точным ответом. Профессиональные программы, такие как ПК Лира-САПР для меня были сложны, и я стал искать программы (по проще), онлайн калькуляторы для расчета балок, рам и т.д..
Онлайн калькуляторы были либо не удобны, либо платные (за небольшую сумму предоставляли полное решение, элементарных задач), а главный минус, я считаю, это то что непонятно по какому алгоритму и по каким формулам эти калькуляторы считают. Не рекомендую пользоваться данными калькуляторами, хотя не буду отрицать, что в сети имеются и хорошие, всё нужно проверять.
Из бесплатных программ мне больше всех понравилась - LinPro. Она простая, бесплатна, основана на методе конечных элементов - позволяет рассчитывать множество плоскостных схем.
Благодаря данной программе я оформляю расчеты в электроном виде (можно экспортировать как различные данные в Excel и производить дальнейшие манипуляции с полученными данными, так и получать графики эпюр, самой схемы для дальнейшего оформления пояснительной записки).
- Из плюсов программы отмечу:
- Можно быстро создать и рассчитать простую схему (балку, ферму и т.д.);
- Программа использует правую систему координат Oxy;
- Правильно строит эпюры изгибающих моментов и поперечных сил. Об этом мы ещё поговорим;
- Используя LinPro в связки с Excel можно создать схему любой геометрий, к примеру, можно рассчитать арку описанную квадратной параболой;
- Производить расчеты как на силовые, так и на кинематические и температурные воздействия;
- Производить динамические расчеты;
- Задавать как прямоугольные распределенные нагрузки, так и трапецевидные, распределенные вдоль наклонного стержня, либо задавать распределение вдоль проекции данного стержня на координатные оси. Создавать различные комбинации загружений;
- Расчет комбинированных схемы (одни элементы схемы работают на изгиб, другие на растяжение / сжатие) с переменными жесткостными параметрами практически любой сложности. Так же можно вводить, так называемые "жесткие вставки".
- Из минусов отмечу:
- Довольно ограниченный круг решаемых задач, во - первых схемы только плоскостные (пространственные не поддерживаются), во - вторых можно рассчитать схемы работающие только на изгиб и центральное растяжение / сжатие. А вот с задачами на кручение и устойчивость программа вам не поможет;
- Интерфейс на английском, насчет русификатора не знаю. Данный минус не значителен, так как в программе можно быстро разобраться, всё интуитивно понятно;
- Ограниченный список типов поперечных сечений (5 типов). Данный минус тоже не значителен, так как можно посчитать геометрические характеристики и вбить численные значения в программу;
- Только один тип конечного элемента (универсальный плоскостной конечный элемент, линейный т.е. позволяет рассчитать только линейные задачи, хотя, я считаю, если аккуратно применить инкрементальный метод (в приращениях искомых функции), то можно решать и нелинейные задачи: физически, геометрически и с учетом конструктивной нелинейности. Пока не пробовал, так что точно не могу сказать, но с линейными задачами программа справляется на ура!).
Не смотря на минусы, данной программы хватит с лихвой для большинства задач сопромата и строймеха. При помощи данной программы мной было решено множество схем, различной сложности, так что данной программе можно доверять, она достаточно точно решает как статически определимые, так и статически не определимые схемы.
Разберем основы интерфейса программы.
Данную программу можно скачать по ссылке.
После установки у вас будет доступно два примера (можете посмотреть как решается задача на динамический расчет). Ничего настраивать не нужно, настройки по умолчанию вполне устраивают, но если хотите что-то настроить, то настройки можно открыть нажав на пентаграмме карандашика в левом верхнем угле, либо открыть через вкладку Draw. Нагрузки измеряется в килоньютонах (кН), размеры в метрах и жесткость в кН / м^2.
Во кладке File можно создать новую схему, создать схему по выбранному шаблону (выделено красным): 1) балку n - пролетов с равными длинами; 2) раму с определенным количеством равных пролетом и этажей; 3) ферму, к сожалению, только с одной формой очертания поясов. Далее можно сохранить, открыть ранее сохраненный файл, скопировать схему, эпюры и т.д.
Во вкладке View можно настроить различные виды.
Во вкладке Structure можно добавить координаты узла, назначить связи, назначить тип сопряжения конечных элементов (жесткий, шарнирный, скользящая заделка), создать и назначить жесткость, перемещать узлы по координатной сетке (Move Joints).
Во вкладке Load / Mass можно назначать различные типы нагрузок и воздействий, создавать группы нагрузок, меняя которые, можно смотреть как меняется напряженно-деформированное состояние (НДС) конструкции. Так же можно назначить сосредоточенные массы при динамическом расчете.
Во вкладке Analysis можно запускать на расчет созданную схему, получить таблицу с результатами. Аналогично и с расчетом на динамику.
Во вкладке Draw можно управлять отображением различной информации: 1) показать / скрыть нагрузки, массы, имена жесткостей присвоенные элементам, числа на эпюрах, поле для размещение узлов; 2) показывать расчетную схему, полученные эпюры после расчета; 3) изменять размеры поля, шаг между соседними точками (Define Grid).
Через Settings можно произвести небольшие настройки.
Во вкладке help можно посмотреть примеры расчетов на статику и динамику плюс небольшая справка из теорий.
Как видите данный тип конечного элемента учитывает только два вида деформации: 1) центральное растяжение / сжатие; 2) изгиб (без учета сдвиговых деформации).
Остальные элементы интерфейса мы разберем при непосредственном расчете разных схем.