Transcript с участием сотрудников НОЦ КМ (2010 – 2012 гг.)

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
НОЦ компьютерного моделирования
уникальных зданий, сооружений
и комплексов (МГСУ).
Основные направления и результаты
деятельности в 2010 – 2012 гг.
Киев, 2012
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Предназначение Центра:
Научно-исследовательская,
научно-техническая
и
образовательная деятельность, подготовка специалистов
нового поколения в области расчета уникальных зданий
и сооружений в рамках выполнения государственных
заказов
и
на
основе
прямых
договоров
с
государственными, акционерными, кооперативными и
другими предприятиями и организациями, а также
физическими лицами.
2
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Основные направления деятельности Центра:
1. Решение актуальных проблем математического моделирования
поведения уникальных конструкций, зданий и сооружений:
•
•
•
•
моделирование взаимодействия сооружений с грунтовым основанием
с учетом реальных свойств, поэтапности возведения и фактической
истории эксплуатации;
учет физической, геометрической и других нелинейностей (пластичность
металла, ползучесть и трещинообразование железобетона, нелинейная
реология грунта; большие перемещения; контактные задачи);
учет конструктивных и технологических особенностей сооружений
(последовательность, поэтапность возведения; чувствительность зданий и
сооружений, оценка качества конструктивного решения с позиции
чувствительности напряженно-деформированного состояния сооружения
к отклонениям от проекта);
численное моделирование ветровых потоков и нагрузок (средняя и
пульсационная составляющая; нагрузки на фасадные конструкции,
пешеходная
комфортность,
вихревые
резонансные
колебания),
экспериментальные проверки расчетов на ветровые воздействия;
3
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Основные направления деятельности:
1. Решение актуальных проблем математического моделирования
поведения уникальных конструкций, зданий и сооружений:
•
•
•
•
•
•
расчеты на сейсмические воздействия (на спектры ускорений;
на акселерограммы; учет волновых эффектов);
расчет зданий различных конструктивных схем на прогрессирующее
обрушение с учетом реальных динамических высоконелинейных
эффектов упруго-вязко-пластичности и больших перемещений;
разработка методов и алгоритмов решения вычислительных задач
большой размерности-разнородности-контрастности;
адаптируемые-калибруемые (в том числе, на основе решения
некорректных
обратных
задач
идентификации)
прогнозные
математические модели в составе систем мониторинга на этапах
возведения и эксплуатации зданий и сооружений;
реализация алгоритмов газодинамики для решения задач ветровой
аэродинамики, снеговых отложений и распространения вредных
выбросов;
численное
моделирование
трехмерных
нестационарных
задач
огнестойкости.
4
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Основные направления деятельности:
2.
Верификация программных комплексов в соответствии с
требованиями
Российской
академии
архитектуры
и
строительных наук (РААСН).
3.
Экспертиза расчетов зданий и сооружений с использованием
верифицированных программных комплексов:
•
квалификационная проверка и аттестация специалистов, выполняющих
расчеты по программным комплексам, прежде всего, при разработке
экспертных заключений;
экспертиза расчетных методов и программных средств, используемых
при проектировании и исследованиях зданий и сооружений;
экспертиза расчетов зданий и сооружений с использованием
верифицированных программных комплексов;
строительно-техническая экспертиза состояния, причин локальных
разрушений и обрушений зданий и сооружений.
•
•
•
5
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Основные направления деятельности:
4.
Разработка и актуализация новых методов расчета, в том числе
численных (методы конечных элементов с модификациями,
граничных элементов, разностные и вариационно-разностные,
бессеточные и др.) и численно-аналитических (дискретноконтинуальные).
5.
Подготовка и переподготовка специалистов-пользователей
программных комплексов математического моделирования
уникальных конструкций, зданий и сооружений:
•
подготовка специалистов-пользователей универсальных комплексов
математического моделирования конструкций, зданий, сооружений и
конгломератов (ANSYS, ANSYS AUTODYN, NASTRAN, ABAQUS, ANSYS/CFD,
LS-DYNA, PLAXIS);
подготовка
специалистов-пользователей
объектно-ориентированных
комплексов компьютерного моделирования конструкций, зданий и
сооружений (Robot Millennium, Лира, SCAD, MicroFE, АСТРА-НОВА).
•
6
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Основные направления деятельности:
6.
Расширение
спектра
наукоемких
задач,
требующих
привлечения современных математических моделей и
программно-аппаратных
комплексов
–
перспективное
направление.
7.
Подготовка научно-исследовательского кадрового состава по
направлениям: магистратура, аспирантура, докторантура.
8.
Образовательная деятельность, в том числе, подготовка
специалистов
по
тематическим
направлениям
(большепролетные
и
высотные
здания,
подземные
сооружения,
сооружения
атомных,
тепловых
и
гидроэлектростанций, трубопроводные системы различного
назначения).
7
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Оснащение компьютерным оборудованием
и программными средствами:
• Новый вычислительный кластер МГСУ включает:
-
управляющий узел ;
-
25 блейд-серверов (вычислительных узлов);
-
Графические узлы NVIDIA TESLA S2050 (2 шт.) с поддержкой технологии
CUDA;
-
система хранения данных (СХД) ReadyStorage NAS (объем СХД (без
учета RAID) 34 ТБ);
-
Система хранения данных (СХД) ReadyStorage ActiveStor (объем СХД
(без учета RAID) 10 ТБ);
-
Системная (вычислительная) сеть стандарта Infiniband;
-
Управляющая сеть;
-
Сервисная сеть.
• Рабочие станции;
• Учебный класс на 21 рабочее место;
• Периферийное оборудование.
8
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Оснащение компьютерным оборудованием
и программными средствами:
Программные комплексы математического моделирования
состояния зданий и сооружений:
• универсальный конечноэлементный «софт» (ANSYS
ANSYS AUTODYN, MSC NASTRAN, ABAQUS, LS-DYNA);
Mechanical,
• ПО, предназначенное для решения строительных задач (ЛИРА, SCAD,
MicroFE, Stark, Robot Millennium, ANSYS/CivilFEM);
• исследовательская конечно-суперэлементная система (СТАДИО);
• моделирование грунтовых задач (PLAXIS);
• комплексный нормативный прочностной анализ трубопроводных
систем (АСТРА-НОВА);
• система численного моделирования трехмерных
газодинамики (CFD) – ANSYS/CFD (CFX + Fluent).
задач
гидро-
Перечисленные ПС заявлены в комплектации, отвечающей задачам
НОЦ
КМ:
«ограниченная»
учебной
(academical
teaching);
неограниченной исследовательской (academical research); полной
«коммерческая» (commercial).
9
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Некоторые НИР, выполненные и в стадии выполнения:
• Расчетное определение ветровых нагрузок на несущие и
фасадные конструкции высотного многофункционального
жилого комплекса «Дирижабль» на основе трехмерного
численного моделирования ветровой аэродинамики (г.
Москва);
• Расчетные исследования напряженно-деформированного
состояния несущих конструкций объекта “Санно-бобслейная
трасса вместимостью 11 тыс. зрителей с инженерной
защитой и внеплощадочными сетями электроснабжения,
водоснабжения и канализации, 1 этап”, при учете весовых,
температурных и сейсмических воздействий и максимальных
инерционных нагрузок от движущегося спортивного снаряда
(г. Сочи);
• Расчеты
напряженно-деформированного
состояния
батопорта
сухого
дока
верфи
крупнотоннажного
судостроения «Звезда–DSME» (г. Владивосток);
10
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Некоторые НИР, выполненные и в стадии выполнения:
• Определение расчетных и пиковых ветровых нагрузок на
конструкции проектируемого здания ж/д вокзала на основе
численного моделирования трехмерных задач аэродинамики
(г. Адлер);
• Уточнённые
расчётные
исследования
трёхмерного
напряжённо-деформированного
состояния
узлов
сопряжения
ферм
козырьков
трибун
объекта
«Многофункциональный комплекс футбольного стадиона
ООО «Стадион «Спартак» (г.Москва);
• Исследования напряженно-деформированного состояния
соединительных секций оборудования в условиях монтажа и
эксплуатации на объектах подводного сбора газа в составе
инвестиционного проекта «Обустройство Киринского ГКМ» ;
• Определение ветровых нагрузок на светопрозрачные
ограждающие конструкции Комплекса трамплинов К-125, К95
на
основе
численного
моделирования
задач
аэродинамики (г. Сочи)
11
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Некоторые НИР, выполненные и в стадии выполнения:
• Расчетное определение уточненных ветровых и снеговых
нагрузок на несущие конструкции футбольного стадиона ФК
«Зенит» на основе трехмерного численного моделирования
задач
ветровой
аэродинамики,
снегопереноса
и
снегоотложения (г. Санкт-Петербург);
• Разработка верификационного отчета по использованию
программного комплекса ABAQUS для решения задач
строительного профиля;
• Оценка ветровой комфортности пешеходных зон и
определение пиковых ветровых нагрузок на ограждающие
конструкции проектируемого комплекса «Outlet village
Pulkovo» / «Пулково аутлет» на основе численного
моделирования
трехмерных
задач
аэродинамики
(г. Санкт-Петербург);
12
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Некоторые НИР, выполненные и в стадии выполнения:
• Разработка,
программно-алгоритмическая
реализация,
верификация и апробация на объектах отрасли (проект
ВВЭР-ТОИ) методик уточненного численного моделирования
основных, особых и аварийных нагрузок и воздействий
(ветровые и снеговые нагрузки, удар самолета, воздействия
ударной волны, сейсмические воздействия, цунами, торнадо)
на основные сооружения АЭС (Заказчик: ОАО «Концерн
Росэнергоатом» );
• Комплексное моделирование статического, температурного
и динамического напряженно-деформированного состояния
и прочности комбинированных систем «основание –
сооружение – оборудование – трубопроводы» АЭС, их
программно-алгоритмическая реализация, верификация,
апробация на объектах отрасли и закрепление в
нормативных
документах
методик
численного
моделирования (Заказчик: ОАО «Концерн Росэнергоатом» ).
13
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Батопорт сухого дока верфи крупнотоннажного судостроения
«Звезда–DSME» (г. Владивосток). Расчеты НДС и прочности
ПК ANSYS, ПК SCAD
ПК SCAD
Расчетная схема
Несущие элементы центральной части. Фрагменты
Торцевые несущие элементы. Фрагменты
14
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Батопорт сухого дока верфи крупнотоннажного судостроения
«Звезда–DSME» (г. Владивосток). Расчеты НДС и прочности
ПК ANSYS, ПК SCAD
ПК ANSYS
ПК SCAD
1-я собственная форма f = 7.640 Гц.
Только собственный вес конструкции
2-я собственная форма f = 9.126 Гц.
Только собственный вес конструкции
1-я собственная форма f = 6.890 Гц.
Только собственный вес конструкции
2-я собственная форма f = 8.165 Гц.
Только собственный вес конструкции
15
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Расчетное определение уточненных ветровых и снеговых
нагрузок на несущие конструкции проектируемого
футбольного стадиона «ФК Зенит» (г. Санкт-Петербург)
Геометрическая модель
Средние ветровые давления,
Па (ANSYS/CFD)
16
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Расчетные исследования НДС, прочности и устойчивости несущих
железобетонных и металлических конструкций проектируемого
футбольного стадиона «ФК Зенит» (г. Санкт-Петербург)
ANSYS-модель
17
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Грант Президента РФ (2010-2011 гг.)
НОЦ КМ совместно с кафедрой Информатики и
прикладной математики (ИФО) и кафедрой Прикладной
механики и математики (филиал г.Мытищи) являются
победителями Гранта Президента РФ по государственной
поддержке ведущих научных школ НШ-8684.2010.8
"Многоуровневые
численные,
аналитические
и
экспериментальные методы исследования прочности
зданий и сооружений с учетом конструктивных и
физических особенностей"
Финансирование: 500 тыс. рублей в год,
на 2 года
18
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Мероприятия, прошедшие при организации и(или)
с участием сотрудников НОЦ КМ (2010 – 2012 гг.):
• участие в X Московском международном салоне
инноваций и инвестиций (г.Москва, Гостиный двор)
(7 – 10 сентября 2010 года);
• научный семинар по вопросам параллельных вычислений
в решении большеразмерных задач (20 октября 2010 года);
• участие в выставке-форуме «Строительный сезон 2010»
(1-3 ноября 2010 года);
• выездное заседание общеакадемического Научного
совета РААСН «Программные средства в строительстве и
архитектуре» («Крокус Экспо») (2 ноября 2010 года);
• участие в III Международной научно-практической
конференции «Теория и практика расчета зданий,
сооружений и элементов конструкций. Аналитические и
численные методы» (17 ноября 2010 года);
19
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Мероприятия, прошедшие при организации и(или)
с участием сотрудников НОЦ КМ (2010 – 2012 гг.):
• Научный семинар «Математическое моделирование
геофизических процессов: прямые и обратные задачи» в
Научно-исследовательском вычислительном центре МГУ
(доклад с.н.с. НОЦ КМ, к.т.н. С.И. Дубинского по теме
«Численное моделирование ветровых воздействий на
высотные здания и комплексы» (11 февраля 2011 года);
• Научный
семинар
в
Центральном
аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) (доклад с.н.с.
НОЦ КМ, к.т.н. С.И. Дубинского по теме «Численное
моделирование ветровых воздействий на высотные здания
и комплексы» (15 марта 2011 года);
• Научный семинар в Центральном доме архитектора
(доклад руководителя НОЦ КМ А.М. Белостоцкого (17
марта 2011 года );
20
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Мероприятия, прошедшие при организации и(или)
с участием сотрудников НОЦ КМ (2010 – 2012 гг.):
• XX
Польско-Российско-Словацкий
семинар
"Теоретические
основы
строительства"
(доклады
руководителя НОЦ КМ А.М. Белостоцкого, г.н.с НОЦ КМ П.А.
Акимова) XX Польско-Российско-Словацкий семинар
"Теоретические
основы
строительства"
(доклады
руководителя НОЦ КМ А.М. Белостоцкого, г.н.с НОЦ КМ П.А.
Акимова) (05-10 сентября 2011 года );
• III Международный молодежный инновационный форум
"ИНТЕРРА-2011" (доклад, мастер-класс и экспертиза
руководителя НОЦ КМ А.М. Белостоцкого) (22-24 сентября
2011 года );
• 24-я Международная конференция "Математическое
моделирование в механике деформируемых тел и
конструкций BEM&FEM-2011" (доклады руководителя НОЦ
КМ А.М. Белостоцкого с соавторами) (28-30 сентября 2011
года );
21
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Мероприятия, прошедшие при организации и(или)
с участием сотрудников НОЦ КМ (2010 – 2012 гг.):
• 9-я
Конференция
пользователей
ANSYS
(доклады
руководителя НОЦ КМ А.М. Белостоцкого, с.н.с. НОЦ КМ
Дубинского С.И., инженера НОЦ КМ Ф.М. Котова) (24-28
октября 2011 года);
• Организация
и
участие
Международной
научной
конференции
«Задачи
и
методы
компьютерного
моделирования
конструкций
и
сооружений»
(«Золотовские чтения») (21 марта 2012 года);
• Участие в совместном семинаре «Вопросы строительной
аэродинамики»
между
МГСУ
(Национальным
исследовательским
университетом)
и
МГУ
имени
М.В.Ломоносова (27 апреля 2012 года).
22
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Серебряная медаль и Диплом X Московского международного салона инноваций и инвестиций
23
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Стажировки сотрудников НОЦ КМ (2011 г.)
• И.Н.Афанасьева - инженер НОЦ КМ, аспирант каф. Информатики и
прикладной математики (научный руководитель – профессор, д.т.н.
А.М. Белостоцкий), программа стажировки: «Изучение передового
опыта в области численного и физического (в аэродинамической
трубе)
моделирования
ветровых
воздействий
на
здания
и
сооружения»;
• А.В.Сидоров - инженер НОЦ КМ, аспирант каф. Информатики и
прикладной математики (научный руководитель – профессор, д.т.н.
А.М. Белостоцкий), программа стажировки: «Изучение передового
опыта в области распределенных и параллельных вычислений в
адаптивном
конечноэлементном
моделировании
сложных
строительных объектов. Внедрение опыта организации работы
распределенных вычислительных систем в НОЦ КМ МГСУ»;
Место стажировки: Германия, Бохум, Рурский университет Бохума,
Факультет гражданского строительства и защиты окружающей среды,
Институт компьютерных технологий
24
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
IV Международная научно-практическая конференция «Теория и практика
расчета зданий, сооружений и элементов конструкций.
Аналитические и численные методы",
посвященная 100-летию со дня рождения А.Р.Ржаницына. Москва, МГСУ,
"29" июня 2011 года. Афанасьева И.Н.- младший научный сотрудник НОЦ КМ.
25
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
XX Российско-польско-словацкий семинар «Теоретические основы
строительства». г.Вроцлав (Польша), "05"-"10" сентября 2011 года.
У здания Вроцлавского политеха.
26
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Стажировка в Рурском техническом университете. г.Бохум (Германия).
Июль 2011 года. Выступление стажеров - сотрудников НОЦ КМ.
27
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Международная научная конференция «Задачи и методы компьютерного
моделирования конструкций и сооружений» («Золотовские чтения»). г.Москва,
МГСУ, "21" марта 2012 года. Выступление академика РААСН, профессора, д.т.н.
Н.И.Карпенко на секционном заседании конференции.
28
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Планы НОЦ КМ МГСУ на 2012 – 2014 гг.
Научная деятельность:
• “инициативные" НИР по анализу и освоению "параллельных"
возможностей
программных
комплексов
численного
моделирования
в
кластерной
реализации,
собственные
программно-алгоритмические разработки;
• “инициативные"
НИР
по
прорывным
направлениям:
строительная
аэродинамика,
сейсмические
расчеты,
прогрессирующее
обрушение
и
др.,
моделирование
уникальных высотных и большепролетных зданий и сооружений;
•верификация программных комплексов в системах РААСН и
Ростехнадзора;
•участие с заседаниях общеакадемического Научного совета
Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН)
«Программные средства в строительстве», при необходимости,
организация выездных заседаний.
29
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Планы НОЦ КМ МГСУ на 2010 – 2012 гг.
Научная деятельность:
•организация и проведение на регулярной основе
научного
семинара
"Актуальные
проблемы
компьютерного моделирования зданий и сооружений"
(раз в квартал в течение года);
•организация и участие в Международной научнопрактической конференции "Теория и практика расчета
зданий,
сооружений
и
элементов
конструкций.
Аналитические и численные методы" (секция "Золотовские
чтения", 1 раз в 2 года);
•организация и проведение на базе Центра научных
стажировок специалистов по программам НИУ.
30
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Планы НОЦ КМ МГСУ на 2012 – 2014 гг.
Образовательная деятельность:
• проведение "отрытых" лекций для студентов по численному
моделированию поведения уникальных зданий, сооружений и
комплексов.
• подготовка и издание методической литературы по курсу
численного моделирования поведения уникальных зданий,
сооружений и комплексов с применением различных
программных комплексов.
• проведение консультаций, курсов обучения, семинаров и
практическая
помощь
для
дипломников
и
аспирантов
бюджетного и целевого назначения, прикрепленных к НОЦ КМ.
• организация и проведение предзащит диссертационных
работ аспирантов (диссертационный совет Д 212.138.12:
специальности 01.02.04 - механика деформируемого твердого
тела,
05.23.17
строительная
механика,
05.13.18
математическое
моделирование,
численные
методы
и
комплексы программ).
31
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Планы НОЦ КМ МГСУ на 2012 – 2014 гг.
Повышение квалификации:
проведение
повышения
квалификации
сотрудников
Университета и работников сторонних организаций по разработке
и использованию программно-алгоритмических средств численного
моделирования поведения уникальных зданий, сооружений и
комплексов.
•
32
IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”
Челябинск, 2012 г.
Список секционных докладов на симпозиуме:
33