Даненова Г.Т., Лимарева И.Г., Краюшкина А.Ю.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Использование информационных технологий при подготовке нового поколения инженеров

Подготовка инженеров, способных создавать и реализовывать самые разнообразные проекты, сопряжена с необходимостью существенного реформирования всего образовательного процесса. Объективная необходимость такой перестройки диктуется начавшимся коренным научно-техническим перевооружением нашей промышленности, связанным с масштабным внедрением современных компьютерных технологий.

В мире создано немало программных средств (CAD/CAM/СAE), обеспечивающих повышение производительности труда инженера. В Карагандинском государственном техническом университете (КарГТУ) на основании детального анализа рыночных потребностей и предложений пришли к выводу, что для формирования инженера надо ориентироваться как на изучение наиболее простых проблемно-ориентированных программных комплексов (AutoCAD, SCAD, STAAD Pro, Лира, Мономах, Компас), позволяющих быстро и эффективно решать практические задачи, так и на изучение более сложных наукоемких комплексов (ANSYS, ABACUS, ADAMS, COSMOS). В любом случае отбор информационно-технологических компонент, программных комплексов является для профессорско-преподавательского корпуса задачей непростой и ответственной.

В рамках базовых дисциплин и дипломного проектирования на кафедре САПР изучают современные расчетные комплексы ANSYS, ADAMS, SCAD, Лира, Мономах, позволяющие рассчитать основные статические задачи сопротивления материалов, сложные металлические или железобетонные конструкции, выбрать металлопрокат или армирование в соответствии с отечественными или зарубежными стандартами, решать контактные задачи, оценить напряженно-деформированное состояние подработанного массива горных пород, рассчитать ресурс объектов проектирования на основе вероятностного подхода, определить объемные остаточные напряжения и деформации, возникающие в процессе электродуговой сварки, и исследовать прочность сварных конструкций с трещинами. На сегодняшний день решен ряд задач автоматизированного анализа на основе ПК ANSYS, ADAMS, Лира, Мономах.

Рассмотрим комплексный анализ объекта строительства (рисунок 1). В данной работе осуществлена проверка несущей способности плит перекрытий, балок, железобетонных конструкций и фундаментов.

Рисунок 1 Объект строительства

В ходе исследования необходимо осуществить:

- определить требуемые сечения железобетонных элементов;

- выполнить формирование расчетной схемы и конечно-элементый расчет;

- определить перемещения узлов, усилия и напряжения в сечениях элементов.

В процессе расчета и проектирования на основе ПК МОНОМАХ выделены следующие основные этапы:

- расчет общей схемы здания;

- расчет и проектирование колонн;

- расчет и проектирование плит перекрытий;

- расчет и проектирование балок;

- расчет и проектирование отдельно стоящих фундаментов и фундаментных плит на естественном и свайном основании.

Расчеты производились в программном комплексе МОНОМАХ, предназначенном для автоматизированного проектирования железобетонных конструкций многоэтажных каркасных зданий.

Программный комплекс МОНОМАХ состоит из отдельных систем – КОМПОНОВКА, БАЛКА, КОЛОННА, ФУНДАМЕНТ, ПОДПОРНАЯ СТЕНА, ПЛИТА, РАЗРЕЗ (СТЕНА), КИРПИЧ. Эти системы связаны информационно, кроме того, каждая из них может работать в автономном режиме. Все конструирующие системы ПК МОНОМАХ представляют результаты проектирования в виде рабочих чертежей и схем армирования железобетонных элементов. Формируются dxf‑файлы чертежей.

В результате расчета получены значения и эпюры перемещений вдоль осей X, Y, Z. Максимальные значения не превышают допустимых значений. Также произведен расчет монолитных железобетонных колонн, балок и плит перекрытия. В результате анализа плиты перекрытия видно, что прогиб в центральной точке составил 98,2 мм, что не допустимо для данной конструкции (max=42 мм). Принято решение - разместить колонну в центре. Подобрана также оптимальная толщина плиты. Произведен расчет всех балок исследуемого объекта. Приведен расчет 6 м балки (b=60мм, h=45мм) для которой допускается прогиб 24 мм. При нагрузке 6тс/м прогиб составил 9.91 мм, что меньше допустимого 12 мм.

Анализ результатов показал отличную сходимость с аналитическими расчетами. Таким образом, данный подход вполне применим и для других объектов строительства.

Актуальная задача формирования нового поколения инженеров требует существенного и незамедлительного расширения спектра изучаемых компьютерных приложений, развития материально-технической базы, укрепления и обновления кадрового состава высшей школы. Повторим: в современных условиях Республики Казахстан решить эти задачи можно только на основе новых форм взаимовыгодного сотрудничества университетов с научно-техническими и коммерческими организациями. Именно это сотрудничество позволяет обеспечить приток квалифицированных кадров: основу эффективности и конкурентоспособности любого производства.