CC BY
13
current problems in the field of construction. The main advantages of using modern software systems for modeling are given. This paper also describes some examples of software currently used for the design and calculation of buildings and structures. This paper draws conclusions about the purpose of computer simulations, their prospects and the need for application in the context of the development of the current state of industries.
Key words: computer modeling, software systems, building materials, three-dimensional model, mathematical modeling, design.
Korostin Alexander Sergeevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.94:721.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-230-231
СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Ю.В. Фаустова
Компьютерное моделирование в архитектуре и строительстве используется для проведения расчетов, а также для визуализации объектов, так с появлением программных комплексов для исследований и расчетов в данной области, стало возможно получение новых инструментов и возможностей, которые значительно улучшают процесс проектирования и расчета, выводят их на качественно новый уровень. Приводятся основные методы и направления использования программных комплексов в данной области, описываются преимущества использования способа компьютерного моделирования. В данной работе также оценивается возможность применения программных комплексов для расчетов и визуализации проектов, и различных исследований с их помощью. Оценивается аэродинамические характеристики района, при использовании моделирования, а также приводятся соответствующие изображения распределения давления ветра и его скорости. Делаются выводы о том, насколько важно применение компьютерного моделирования для современного проектирования, в том числе и не сложных проектов.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, программный комплекс, численная модель, архитектура, строительство.
Современные технологии характеризуются всесторонним проникновением во все сферы жизнедеятельности, и архитектура со строительством не исключение. С появлением программных комплексов для исследований и расчетов в данной области, стало возможно получение новых инструментов и возможностей, которые значительно улучшают процесс проектирования и расчета, выводят их на качественно новый уровень [1-3].
Традиционно используется долгий и трудоемкий процесс ручного расчета и анализа различных параметров проектов, однако с появлением программных комплексов, этот процесс значительно ускорился и стал более точным. Программные комплексы позволяют проводить сложные расчеты и анализы в реальном времени, такие как определение оптимальных параметров конструкций, энергетическая эффективность, экологические характеристики здания, а также, например, позволяют оценить аэродинамику не только отдельных объектов, но и целых районов. Именно последняя проблема оценивается в данной работе.
Одним из ключевых преимуществ использования программных комплексов является возможность проведения виртуальных экспериментов и исследований до начала строительства [4-5]. Это позволяет видеть результаты концепций в динамике, а также проводить изменения и модификации, если необходимо. Благодаря этому, риск возможных ошибок и непредвиденных ситуаций снижается, а результаты становятся более предсказуемыми и точными, что сказывается на качестве конечного результата.
Еще одним важным аспектом использования программных комплексов является их способность учитывать сложность современных проектов, так как современные проекты часто представляет собой сложные и нетипичные конструкции с большим количеством переменных. Программные комплексы же позволяют их моделировать и проводить расчеты, учитывая все их особенности. Таким образом, открывается возможность создавать более инновационные и уникальные проекты, которые ранее были бы просто невозможными для реализации.
Кроме того, использование программных комплексов позволяет решить множество других задач, связанных с проектированием. Например, они могут использоваться для оптимизации использования пространства, оценки аэродинамики и светового загрязнения, анализа структурной надежности, исследования долговечности, оценки затрат и много другого. Для решения этих и многих других задач в настоящее время применяется компьютерное моделирование, которое представляет собой процесс создания виртуальной трехмерной модели здания или комплекса с использованием специального программного обеспечения. Основная цель этого процесса - визуализировать концепцию и структуру здания, чтобы предоставить ясное представление о том, как будут выглядеть конечные результаты. Одно из наиболее популярных программных средств, используемых для компьютерного моделирования, это AutoCAD [6-7]. Эта программа позволяет создавать двухмерные чертежи и трехмерные модели здания, а также позволяет редактировать и изменять модели, чтобы учесть различные факторы, такие как изменение плана, добавление новых элементов или внесение изменений в материалы. Однако компьютерное моделирование также используется для проведения расчетов, а не только для визуализации объектов, и в данном случае одним из самых популярных ПО является Ansys [8-10], в котором и была проведена работа. Оценивается аэродинамические характеристики района, с помощью моделирования (рис. 1).
Системный анализ, управление и обработка информации
Velocity Plane 1
Результаты компьютерного моделирования: а - скорость ветра в сечении; б - давление ветра
на сооружения
Полученные изображения иллюстрируют, что с помощью компьютерного моделирования возможно проведение оценки некоторых важных характеристик, которые требуются при создании проекта будущего сооружения или комплекса, при этом они важны на почти всех этапах создания конечного объекта. В заключении можно отметить, что использование программных комплексов для исследований и расчетов в архитектуре является неотъемлемой частью современной индустрии. Они позволяют расширить свой творческий потенциал, повысить точность и предсказуемость результатов проектов, а также решать сложные задачи, связанные с архитектурным проектированием.
Список литературы
1. Гавриленкова И.В. Информационные технологии в естественнонаучном образовании и обучении. Практика, проблемы и перспективы профессиональной ориентации. Монография. М.: КноРус, 2016. 753 c.
2. Козлова Т., Талапов В., Романова Л. Информационное моделирование зданий: опыт применения в реконструкции и реставрации // САПР и графика. 2009. № 8. С. 4-7.
3. Милкина Ю.А., Макарова Е.Е. Внедрение современных информационных технологий в строительную отрасль // Организатор производства. 2021. №3. С. 101-110.
4. Горчакова О.С., Савкова О.А., Сорокина Е.Ю. Оптимизация расчетов в физической архитектуре за счет применения программного обеспечения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 359-363.
5. Горчакова О.С., Савкова О.А., Сорокина Е.Ю. Дальнейшее развитие программного обеспечения для оптимизации расчетов в физической архитектуре // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 554-556.
6. Березенцева А. А., Низина Т. А., Ошкина Л. М. Технология создания информационной модели торгового центра в системах Autodesk AutoCAD и ArchiCAD // Огарёв-Online. 2022. № 3 (172).
7. Хейфец А.Л., Логиновский А.Н., Буторина И.В., Дубовикова Е.П. 3D-технологии построения чертежа. AutoCAD. 3-е изд., перераб. и доп. / под ред. А.Л. Хейфеца. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 256 с.
8. Кривцов А.В., Горшкалев А.А., Журавлев С.А., Сайгаков Е.А. Особенности моделирования физических процессов в вихревой трубе с помощью пакета программ ANSYS // Решетневские чтения. 2009. Т. 2. С. 433-434.
9. Использование пакета ANSYS Workbench в преподавании механики в техническом вузе / Я.М. Клебанов, В.А. Бруяка, Н.А. Глазунова, Е.А. Солдусова // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. 2010. Т. 23, № 4. С. 16-19.
10. Фаустова Ю.В. Получение и обработка информации исходя из результатов численного моделирования // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 7. С. 112-114.
Фаустова Юлия Владиславовна, магистрант, faustova [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
CREATION OF A COMPUTER MODEL WITH DETERMINATION OF SPEED CHARACTERISTICS
Y.V. Faustova
Computer modeling in architecture and construction is used to carry out calculations, as well as to visualize objects, so with the advent of software packages for research and calculations in this area, it has become possible to obtain new tools and capabilities that significantly improve the design and calculation process, bringing them to a high quality new lev-
231
el. The main methods and directions for using software systems in this area are given, and the advantages of using the computer modeling method are given. This work also evaluates the possibility of using software systems for calculations and visualization of projects, and various studies with their help. The aerodynamic characteristics of the area are assessed using modeling, and corresponding images of the distribution of wind pressure and wind speed are provided. Conclusions are drawn about how important the use of computer modeling is for modern design, including non-complex projects.
Key words: computer modeling, software package, numerical model, architecture, construction.
Faustova Yulia Vladislavovna, student, faustova [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 004:62-2;574
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-232-233
ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СМЯТИЯ ОТХОДОВ
А.А. Шишкина
Программные комплексы являются важным и инновационным инструментом для исследований в научной сфере. Современные технологии позволяют создавать мощные и универсальные программы, которые способны обрабатывать и анализировать большие объемы данных, а также проводить сложные расчеты и компьютерные моделирования. В данной статье рассматривается, то, как использование программных комплексов в науке помогает в проведении различных научных исследований, приводятся основные достоинства и достижения в этой области. Также ставится вопрос о выборе правильного программного обеспечения для анализа оборудования для спрессовывания отходов для оценки нагрузок, напряженного и деформированного состояния, износа деталей. Приводится конструкция устройства, а также один из результатов подобного расчета. В статье делаются выводы о том, какое программное обеспечение требуется для оценки оборудования для спрессовывания отходов, также делаются выводы о возможностях подобных методов исследований.
Ключевые слова: прессование отходов, компьютерное моделирование, программное обеспечение, давящие поверхности, метод конечных элементов.
В настоящее время использование программных комплексов становится все более распространенным в научных исследованиях, они представляют собой инструменты, которые помогают автоматизировать и упростить процесс проведения исследований в различных областях [1]. Одной из основных причин роста популярности такого метода исследования является возможность обработки больших объемов данных, так как во многих научных исследованиях требуется обрабатывать огромные объемы информации, которые невозможно или трудоемко обработать вручную. Также такие программные комплексы позволяют импортировать, экспортировать, анализировать, визуализировать и интерпретировать данные с помощью алгоритмов и статистических методов, что значительно упрощает и ускоряет процесс научных изысканий [2].
Еще одним преимуществом использования программных комплексов является возможность автоматизации рутинных и повторяющихся операций, за счет возможности создания скриптов или моделей, которые выполняют эти операции автоматически, что в конечном счете не только экономит время, но и уменьшает вероятность образования ошибок.
Одной из главных задач исследования является сбор данных. С развитием технологий сбор информации о процессах и явлениях в окружающем мире стал проще, однако, для обработки и анализа полученных данных требуется специальное программное обеспечение. Программные комплексы позволяют обрабатывать, структурировать и анализировать данные, делая их более доступными и понятными для исследователей. Для этого могут применяться не только программные комплексы, но также и искусственный интеллект. Так с помощью специализированных программных комплексов создаются компьютерные алгоритмы, которые способны самостоятельно обучаться и делать выводы на основе имеющихся данных. Это позволяет решать сложные задачи в таких областях, как медицина, физика, экономика и другие.
Однако только сбора и обработки данных недостаточно, также во многих случаях необходимо программное обеспечение, которое позволит получить (рассчитать) необходимые данные и далее их визуализировать, что позволяет тщательно изучать различные процессы и явления, которые не всегда доступны для прямого наблюдения. Например, астрономам приходится использовать программные модели для изучения галактик и черных дыр. Биологи могут создавать виртуальные модели клеток и организмов, чтобы изучать их взаимодействие и поведение. В том числе в машиностроении и охране окружающей среды моделирования также полезны, так как в настоящее время существует необходимость в разработке новых устройств для сжатия отходов и требуется их дальнейшие исследования.
Ранее был разработан новый механизм для спрессовывания отходов [3-4], в данном случае емкостей от напитков, которые в настоящее время представляют серьезную угрозу для окружающей среды. Как правило, тары изготавливаются из пластика, алюминия, стекла, однако последний материал не подвержен спрессовыванию, поэтому разработанное устройство предназначено только для смятия металлических и пластиковых емкостей, а также иных отходов. Общая схема представлена на рис. 1.
Подобное устройство испытывает большие нагрузки, особенно поршень и корпус, так как на них приходится основная нагрузка. Поэтому частью исследования нового устройства должен быть анализ износостойкости, напряжений и деформаций давящего и опорных деталей, что позволит улучшить или оптимизировать конструкцию, а также подобрать материалы для изготовления элементов конструкции. Данную проблему возможно решить с помощью программных комплексов и моделирования в них, поэтому в данной работе оцениваются возможности программ и описывается выбор конкретной.
