Δευτέρα 21 Απριλίου 2014

Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Σκοπός της σημερινής ανάρτησης είναι να παρασχεθούν μερικές σπάνιες πληροφορίες σχετικά με την θεωρία πεπερασμένων στοιχείων.




Αρχικά, οι μη γνωρίζοντες αυτό που θα πρέπει να ξέρουν είναι σχετικά με τη θεωρία αυτή είναι οτί αποτελεί μια απο τις πιο ολοκληρωμένες θεωρίες σχετικά με τη μηχανική στερεού σώματος και λόγω της επαναληψιμότητας που εμφανίζει η προσομοίωσή της σε προγραμματιστικό περιβάλλον. Η εν λόγω θεωρία, χρησιμοποιείται σε στατικές μέλετες, μελέτες ανάλυσης εντατικής κατάστασης στερεού, έχει δυναμικές εφαρμογές (π.χ. εξίσωση κίνησης στερεού) και είναι εφικτές οι μη γραμμικές ανάλυσεις μέσω αυτής (π.χ. push over analysis).



Τι πρέπει όμως να γνωρίζει κάποιος που θέλει να προγραμματίσει τη μέθοδο για προσωπική χρήση; Θεωρώ ως σημαντικότερα τα παρακάτω σημεία:

-Είναι απαραίτητο πρίν χτιστεί ο κώδικας, ο προγραμματιστής να αποφασίσει τη φύση του προβλήματος που θέλει να εξετάσει. Διαφορετικοί κώδικες υπάρχουν για ένα δικτύωμα, διαφορετικοί για ένα 2D ή 3D πλαίσιο, διαφορετικοί για ένα στερεό με παραλληλεπίπεδο σχήμα (π.χ. πλάκα), διαφορετικοί για ένα στερεό με μεταβλητό σχήμα και διαφορετικοί κώδικες χρησιμοποιούνται στην εξίσωση κίνησης του στερεού.
-Το μόνο δύσκολο στοιχείο στον προγραμματισμό της μεθόδου είναι οι αριθμήσεις στους βαθμούς ελευθερίας και η συνδεσιμότητα μεταξύ τους. Επίσης ποιοί Β.Ε. είναι φορτισμένοι και ποιοί όχι. Το μυστικό όμως είναι να προσδιοριστεί, από την αρχή η τήρηση μιας σχέσης επαναληψιμότητας.
-Ο υπολογισμός των ενδιάμεσων ροπών με ακριβή τρόπο απαιτεί περισσότερους βαθμούς ελευθερίας και συχνά διαίρεση π.χ. ενός κατανεμημένου φορτίου σε ισοδύναμα γραμμικά φορτία που ασκούνται στους επιμέρους κόμβους όπου το ζητούμενο είναι να προσδιοριστεί η ροπή.
-Τα σύνθετα υλικά (π.χ. οπλισμένο σκυρόδεμα) υπολογίζονται με μία ισοδύναμη διατομή που λαμβάνει υπόψιν της τα άλλα υλικά ανάγοντας τα, σε ένα υλικό βάσης. Το ίδιο θα πρέπει να γίνει και για όλα τα άλλα μεγέθη που χρησιμοποιούνται στους υπολογισμούς (π.χ. ροπές αδράνειας).
-Η απαλοιφή Gauss για την εύρεση των αγνώστων μεγεθών, είναι γενικά εύκολη διαδικασία, καθώς οι περισσότερες γλώσσες προγραμματισμού έχουν ετοίμες ρουτίνες για κάτι τέτοιο.
-Είναι απαραίτητο η διαδικασία προγραμματισμού να χρησιμοποιήσει -ως πρότυπο- κάποιον αρχικό ψευδοκώδικα.

Οι παραπάνω πληροφορίες, είναι χρήσιμες και για την μοντελοποίηση προβλημάτων πολιτικού μηχανικού σε στατικά  προγράμματα.