Челябинск, 2012 г.

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

НОЦ компьютерного моделирования уникальных зданий, сооружений

и комплексов (МГСУ).

Основные направления и результатыОсновные направления и результатыдеятельности в 2010 – 2012 гг.деятельности в 2010 – 2012 гг.

Киев, 2012

2

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.

3

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 основаниемс 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;

4

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.

5

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.

6

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г.

Основные направления деятельности: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 (дискретно-континуальные).

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).

7

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г.Основные направления деятельности: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).

8

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г.

• 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.

Оснащение компьютерным оборудованием и программными

средствами:

9

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г. Оснащение компьютерным оборудованием Оснащение компьютерным оборудованием

и программными средствами:и программными средствами:

Программные комплексы математического моделирования состояния зданий и сооружений:

• универсальный конечноэлементный «софт» (ANSYS Mechanical, ANSYS AUTODYN, MSC NASTRAN, ABAQUS, LS-DYNA);

• 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 задач гидро-газодинамики (CFD) – ANSYS/CFD (CFX + Fluent).

Перечисленные ПС заявлены в комплектации, отвечающей задачам НОЦ КМ: «ограниченная» учебной (academical teaching); неограниченной исследовательской (academical research); полной «коммерческая» (commercial).

10

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);

11

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, К-95 на основе численного моделирования задач аэродинамики (г. Сочи)

12

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);

13

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» ).

14

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г. Батопорт сухого дока верфи крупнотоннажного судостроения Батопорт сухого дока верфи крупнотоннажного судостроения «Звезда–«Звезда–DSMEDSME» (г. Владивосток). Расчеты НДС и прочности » (г. Владивосток). Расчеты НДС и прочности

ПКПК ANSYS ANSYS, ПК , ПК SCADSCAD

Расчетная схема

Несущие элементы центральной части. Фрагменты

Торцевые несущие элементы. Фрагменты

ПК ПК SCADSCAD

15

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г.

ПК ПК SCADSCAD

1-я собственная форма f = 7.640 Гц.

Только собственный вес конструкции

ПКПК ANSYS ANSYS

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

Батопорт сухого дока верфи крупнотоннажного судостроения Батопорт сухого дока верфи крупнотоннажного судостроения «Звезда–«Звезда–DSMEDSME» (г. Владивосток). Расчеты НДС и прочности » (г. Владивосток). Расчеты НДС и прочности

ПКПК ANSYS ANSYS, ПК , ПК SCADSCAD

16

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)

17

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

18

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г.Грант Президента РФГрант Президента РФ (2010-2011 (2010-2011 гг.)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

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.):

• 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);

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.):

• 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 );

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.):

• 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 );

22

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).

23

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г.

Серебряная медаль и Диплом X Московского международного салона инноваций и инвестиций

24

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г.Стажировки сотрудников НОЦ КМ (201Стажировки сотрудников НОЦ КМ (20111 г.) 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

25

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.

26

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.

27

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.

28

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.

29

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.

30

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 научно-практической 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.

31

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).

32

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.

33

IV Международный симпозиум ”Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений”

Челябинск, 2012 г.

Список секционных докладов на симпозиуме: