SCAD++

Вычислительный комплекс SCAD++ обеспечивает выполнение прочностного анализа несущих конструкций с использованием метода конечных элементов. Обмен данными с наиболее популярными CAD-программами (графическими редакторами) и BIM-системами позволяет интегрировать SCAD++ в современную среду проектирования. Возможность разработки пользовательских приложений, независимо от разработчиков системы, с использованием плагинов или поставляемой в составе SCAD++ библиотеки API позволяет расширять функциональные возможности вычислительного комплекса и максимально приблизить их к задачам проектировщика.

Высокопроизводительные алгоритмы разложения матрицы жесткости позволяют решать задачи большой размерности (несколько миллионов степеней свободы) в линейной, геометрически и физически нелинейной постановке. Расчеты динамических воздействий включают решение таких задач, как сейсмические воздействия (в том числе расчёт по шестикомпонентным акселерограммам), пульсация ветра, гармонические колебания, импульс, удар, а также прямое интегрирование уравнений движения с учётом демпфирования как в линейной так и нелинейной постановках.

Функции базовой комплектации SCAD++

В состав базового набора SCAD++ (универсальный комплект УН SCAD++) включены следующие функции:

Проверки напряженного состояния в линейной постановке по различным теориям прочности;

Анализ пространственной устойчивости схемы;

Формирование расчетных сочетаний усилий и перемещений (Блок РСУ);

Определение реакций от взаимодействия фрагмента схемы с остальной конструкцией;

Вычисления перемещений и усилий от комбинаций загружений;

Учет усилий преднапряжения в элементах конструкции;

Блок по созданию Комбинации нагрузок и воздействий, которые формируются согласно СП 20.13330, EN 1991, ДБН В.1.2-2;

Расчеты на сейсмику возможны по нормам РФ, EN, ДБН, стран СНГ;

Определение расчетных сочетаний усилий, прогибов, перемещений, реакций в связях, продавливания;

Расчет задач динамики методом разложения по собственным формам колебаний (пульсация ветра, сейсмическое воздействие, импульс, удар);

Взаимодействие с другими программами по передачи моделей через функции Импорт, Экспорт (Revit, Tekla, AutoCAD, ArchiCAD, nanoCAD, Renga, Ansys, Гепард-А и пр.);

и др. функции.

Постпроцессоры SCAD++

После выполнения основного расчета в SCAD++ для расширенного анализа схемы включены следующие постпроцессоры:

Вкладка Железобетон. Это набор модулей подбора арматуры и экспертизы элементов железобетонных конструкций, которые учитывают требования СП 63.13330, EN 1992-1-1. Здесь же реализован расчет на продавливание для ж/б плит (входит в Комплект УН).

Вкладка Сталь. Это встроенный модуль для экспертизы и подбора сечений элементов стальных конструкций, где расчеты выполняется согласно СП 16.13330, EN 1993, ДБН В2.6-198. Также на основе постпроцессора Сталь реализован расчет ЛСТК конструкций как по СП 260.1325800 так и по EN 1993-1-3 (входит в Комплект УН).

Вкладка Дерево. Это встроенный модуль для экспертизы элементов деревянных конструкций, по СП 64.13330, EN 1995, КМК 2.03.08-98.

Режим Огнестойкость. Это встроенный модуль для расчета огнестойкости элементов железобетонных конструкций по СП 468.1325800, а элементов стальных конструкций по EN 1993-1-2, ДСТУ-Н Б В.2 6-11.

Режимы работы SCAD++

На этапе создания проекта с нуля в программе SCAD++ предусмотрены следующие четыре режима работы, которые в дальнейшем могут расширить функционал по созданию схемы и анализу результатов расчета:

1) Стандарт. Соответствует стандартному проекту, в котором для получения результата используется одна расчетная схема, подготовленная в соответствии с правилами метода конечных элементов (входит в Комплект УН);

2) Вариация моделей. Соответствует такому режиму работы, в котором для получения результата одновременно используется не одна, а несколько топологически подобных моделей, каждая из которых подготовлена в соответствии с правилами метода конечных элементов;

3) Монтаж активизирует одноименный режим, предназначенный для моделирования поведения конструкции в процессе возведения. Расчетная схема режима Монтаж, как и в ранее указанных режимах, готовится в соответствии с правилами метода конечных элементов;

4) Форум используется для экономии времени на этапе создания геометрии схемы, когда исходная модель готовится с использованием технологии укрупненных объектов (чаще всего — конструктивных элементов), а её преобразование в модель метода конечных элементов выполняется автоматически (входит в Комплект УН).

Укрупненная модель в режиме Форум SCAD++

Расчетная модель в режиме Стандарт SCAD++.

Графический интерфейс SCAD++ (базовая комплектация)

Графический интерфейс программы SCAD++ построен на основе технологии MDI (Multi Documented Interface). Это позволяет работать одновременно с несколькими задачами, каждая из которых в режиме подготовки исходных данных (в препроцессоре) использует одно окно. В режиме анализа результатов расчета (в постпроцессоре) количество окон для одной задачи не ограничено. В них могут располагаться как разные фрагменты расчетной схемы, так и различные виды результатов. При этом разные задачи могут одновременно находиться на разных стадиях обработки — подготовки данных, расчета и анализа результатов. Элементы управления графическим интерфейсом, доступ к данным, операции с окнами (допустимость одновременного присутствия нескольких окон, понятие активного окна и способы активации, возможность перемещения окон и т. п.) реализованы в полном соответствии с правилами, принятыми для операционной среды Windows.

Библиотека КЭ в SCAD++ (базовая комплектация)

SCAD++ даже в базовой комплектации имеет развитую библиотеку конечных элементов, включающую стержневые, пластинчатые, объемные элементы, универсальные конечные элементы для решения осесимметричной задачи теории упругости, конечные элементы для расчета кусочно-неоднородных по толщине (многослойных) пластин и пологих оболочек, а также специальные конечные элементы (упругие связи, жесткое тело, односторонние связи, вантовые элементы, демпферы и другие).

Возможности моделирования SCAD++ (базовая комплектация):

развитые графические средства формирования и корректировки геометрии расчетных схем, описания физико-механических свойств материалов, задания условий опирания и примыкания, а также нагрузок;

большой набор параметрических прототипов конструкций, включающий рамы, фермы, балочные ростверки, оболочки, поверхности вращения, аналитически заданные поверхности;

автоматическая генерация произвольной сетки конечных элементов на плоскости;

возможность формирования сложных расчетных моделей путем сборки из различных схем;

широкий выбор средств графического контроля всех характеристик расчетной схемы;

возможность работы на сетке разбивочных (координационных) осей;

развитый механизм работы с группами узлов и элементов;

формирование расчетной модели путем копирования всей схемы или ее фрагментов;

импорт геометрии из систем ArchiCAD, Revit, Tekla, чтение данных в форматах DXF, DWG, IFC;

пользовательские расширения на JScript безгранично расширяют возможности построения моделей и обработки результатов.

Дополнительные функции к SCAD++

Дополнительно к базовой комплектации можно установить следующие возможности к SCAD ++ для решения прикладных задач. Данные функции входят в состав основного дистрибутива SCAD Office, но пока ещё не активны, т.к. не входят в комплект УН.

Вычисление спектров ответа - расчет с учетом поэтажных спектров ответа при сейсмических расчетах по акселерограммам;

Геометрическая нелинейность. Нелинейный процессор для расчета геометрически нелинейных задач;

Физическая нелинейность. Нелинейный процессор для расчета физически нелинейных задач;

Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) - расчет с учетом динамических воздействий от оборудования и машин.

Вариации моделей - расчет с учетом неопределенности параметров расчетной модели.

Монтаж - расчет с учетом стадий возведения конструкции.

Огнестойкость - анализ огнестойкости отдельных незащищенных элементов стальных (по EN 1993-1-2) и железобетонных конструкций (по СП 468.1325800).

Плагины к SCAD++

Через открытый API-интерфейс можно создавать дополнительный функционал к SCAD ++ для решения своих задач. Эти возможности не входят в состав основного дистрибутива SCAD Office и устанавливаются через отдельный дистрибутив. Ниже представлены два таких платных плагина, которые имеют защищенный патент на использование с верификацией:

1) КладК

2) РешК.

Возможности по представлению результатов в SCAD++ (базовая комплектация):

результаты расчета отображаются как в графической, так и в табличной формах;

в графической форме результаты расчета перемещений выводятся в виде деформированной схемы, цветовой и цифровой индикации значений перемещений в узлах, а также изополей и изолиний перемещений для пластинчатых и объемных элементов, выполняется анимация форм колебаний для динамических и процесса деформирования для статических загружений;

для стержневых элементов могут быть получены деформированные схемы с учетом прогибов, а также эпюры прогибов для отдельных элементов;

усилия в стержневых элементах представляются в виде эпюр для всей схемы или отдельного элемента, а также цветовой индикацией максимальных значений выбранного силового фактора;

усилия и напряжения в пластинчатых и объемных элементах выводятся в виде изополей или изолиний в указанном диапазоне цветовой шкалы с возможностью одновременного отображения числовых значений в центрах и узлах элементов;

при формировании отчетов по проверкам элементов по каждой реализованной проверке выводится диаграмма с факторов с коэффициентом использования и ссылками на пункты нормативных документов;

графическое представление результатов работы постпроцессора подбора арматуры в элементах железобетонных конструкций в виде эпюр для стержневых и изополей или изополей (карт) распределения арматуры для пластинчатых элементов;

возможность локализации результатов расчета в заданном диапазоне значений перемещений и силовых факторов;

результаты расчета в табличной форме могут экспортироваться в редактор MS Word или электронные таблицы MS Excel;

табличное представление результатов может быть дополнено графическими материалами, отобранными в процессе создания расчетной схемы и анализа результатов;

экспорт результатов подбора арматуры в плитах и перекрытиях в систему AllPlan.

Карты подбора армирования в фундаментной плите.

Обмен данными с другими программами (базовая комплектация)

Модель сооружения, созданную в SCAD++, можно передать дальше для работы и в другие программы сторонних разработчиков (функция Экспорт). Также в сам SCAD++ на начальном этапе создания проекта можно внедрить схему и из другой программы (функция Импорт). Для этих возможностей имеется широкая база форматов такого обмена:

• универсальные форматы (IFC, CIS/2, DXF, DWG);
• форматы данных программ Advance Steel, ANSYS, STAAD, Abacus, Femap, GMSH, NetGen;
• с ArchiCAD через формат SAF;
• модель из Renga сохраненная в формате IFC 4 Coordination View успешно обрабатывается SCAD++, также успешно предается модель из SCAD++ в Renga;
• в программу КРОСС (расчет коэффициентов постели) можно импортировать геологию в формате гео-xml, например, из программы КРЕДО ГЕОЛОГИЯ.

Плагины для обмена данными.

В большинстве случаев программа SCAD++ обеспечивает возможность «прямого» чтения файлов (например, файлов DXF, IFC, SDNF, ...). Но для связи с некоторыми программами (Revit, ArchiCAD, Tekla, AllPlan) разработаны специальные расширения (plugin), которые работают в среде соответствующей программы и в результате создают промежуточный файл с расширением .r2s, который может быть импортирован программой SCAD++.

Обмен данными с другими системами

Демо-режим (базовая комплектация)

При желании любой желающий может оценить функционал комплекса SCAD Office, посмотреть на его функционал и расположение кнопок. Демоверсия SCAD Office ничем не отличается от коммерческой, но без ключа защиты работает с ограничениями, например, в SCAD++ не более 100 узлов или элементов, более подробно об ограничениях деморежима можно узнать по ссылке.