Появление новых технологий создания новой наукоемкой техники неотъемлемо включает в себя исследование прочностных характеристик разрабатываемых машин и механизмов. Современная технология позволяет получать конструкции сложной геометрической формы, что приводит не только к усложнению исследования напряженного состояния, но и к невозможности подобрать точное аналитическое решение. Из ряда прочностных задач, существующих в машиностроении, можно выделить проблему нахождения напряженно-деформированного состояния оболочечных конструкций, для которых характерны значительные погрешности при их анализе.

Перед современным образованием насущно стоит задача подготовки специалистов, способных решать динамикопрочностные задачи такого рода. Для этого в технических учебных заведениях необходимо широко преподавать численные методы решения прочностных задач. Одним из таких методов является метод конечных элементов, позволяющий описывать формы и конфигурации различной сложности и получать результаты с высокой степенью достоверности.

Непосредственно для решения на персональных компьютерах задач проектирования широкого класса оболочечных конструкций методом конечных элементов существует ряд конечноэлементных математических моделей, основанных на различных типах конечных элементов, таких как треугольный пластинчатый конечный элемент с изгибно-мембранной жесткостью, криволинейный конечный элемент, использующий двумерную теорию оболочек и изопараметрический конечный элемент высокого порядка. Наиболее эффективным в данном случае является изопараметрический конечный элемент высокого порядка. Основное преимущество данного конечного элемента - возможность использовать уравнения трехмерной теории упругости, что позволяет более точно находить напряженное состояние элемента, и достоверно описывать сильно искривленные части оболочечных поверхностей.

На основании этой математической модели разработан пакет программ, имеющий ориентацию на ПЭВМ. Существенные недостатки трехмерных конечных элементов, такие как усложнение подготовки исходной информации, вследствие появления дополнительных промежуточных узлов, и решение алгебраической системы уравнений высокого порядка, удалось частично устранить, применив конечный элемент с различной степенью аппроксимации перемещений в различных направлениях. В качестве базового элемента выбран гексаэдр со смешанной аппроксимацией перемещений. На базе этого элемента разработана математическая модель и пакет программ, позволяющий исследовать оболочечные элементы сложной геометрической формы (трубчатые пружины со сложным геометрическим сечением).

Математическая модель позволяет строить многослойную конечноэлементную модель, что дает возможность проводить анализ напряженного состояния не только по поверхности оболочек, но и по толщине сечения. Разработанный пакет программ позволяет проводить исследования как в упругой, так и в упругопластической зоне.

Разработанный пакет программ предлагается использовать при изучении не только численных методов, но и непосредственно для исследования и изучения напряженно-деформированного состояния практически всех видов оболочечных конструкций, существующих в различных отраслях промышленности.

Сервер поддерживается фирмой НПП "БИТ про" Лучшие программы для образовательного процесса