Тема 8. Аналіз та інтерпретація результатів розрахунку
3. Перевірка адекватності отриманих результатів.
Правильність результатів – поняття дуже невизначене і розтяжне, врешті- решт, це теж термін і про нього можна сперечатися.
У технології проведення комп’ютерного моделювання фігурують два учасники користувач і програмний комплекс. Користувач як відповідальна особа повинен мати розвинений набір засобів і знань, щоб не допустити помилок на етапі синтезу комп’ютерної моделі, а потім винести вердикт про правильність отриманих результатів.
Помилки можуть бути обумовлені недосконалістю програмного комплексу або збоями комп’ютера. Збої комп’ютера зустрічаються вкрай рідко і легко діагностуються, оскільки отримані результати в цьому випадку мають нечитабельний вигляд. Помилки, обумовлені неправильною реалізацією в програмному комплексі різних методів, зустрічаються частіше. Тут слід зробити такі зауваження:
1) як правило, програмні комплекси масового застосування розробляють фахівці високої кваліфікації, а жорсткі закони конкуренції примушують їх з особливим завзяттям піклуватися про якість створюваного продукту;
2) в сертифікацію програмного продукту включається така процедура як верифікація. Верифікація ґрунтується на рішенні ряду завдань, точне рішення яких заздалегідь відоме.
Проте набагато більше поле для помилок надає сам користувач. Причин для цього багато – від неповної інформації про можливості програмного комплексу до елементарної неуважності. По характеру помилки умовно можна розділити на формальні і змістовні.
До формальних помилок відносяться такі, які можна виявити на основі строгих формальних міркувань. Наприклад, навантаження прикладене поза областю конструкції або вказаний тип чотирикутного скінченного елементу, а в описі вказано тільки три вузли і т.п. Програмний комплекс допомагає користувачеві виявити і усунути більшість формальних помилок. З одного боку програмний комплекс безпосередньо виявляє помилки (режим діагностики), з іншого боку надає користувачеві численні режими візуальної перевірки створеної комп’ютерної моделі (численні фільтри, колірна індексація, візуалізація в тілі, масштабування, багатовіконний режим роботи).
Дуже важлива наявність в програмному комплексі режиму попереджень, орієнтованого на пошук різних невідповідностей, які можуть бути допущені користувачем, у тому числі і свідомо. Наприклад, наявність вузлів з однаковими координатами, дублювання скінченних елементів, негативна жорсткість і т.п. Користувач має бути попереджений про ці невідповідності і на власний розсуд приймати або не приймати відповідні заходи.
Змістовні помилки виявити на стадії створення комп’ютерної моделі значно складніше. Їх характер дуже різноманітний – помилку величинах навантажень, в жорсткостях, в геометрії системи, неправильне накладання в’язей, неправильне об’єднання переміщень і багато іншого. На жаль, окрім неуважності, основною причиною допущення такого роду помилок є недостатня кваліфікація користувача. Виявити ці помилки на стадії створення комп’ютерної моделі, окрім прояву особливої ретельності, можна використовуючи декілька різних способів задання початкових даних. Сучасні програмні комплекси допускають можливі альтернативні варіанти створення комп’ютерних моделей. Звичайно, кардинальнішим рішенням проблеми є вирішення задачі по двох різних програмних комплексах з подальшим порівнянням отриманих результатів.
І все-таки більшість в основному змістовних помилок виявляється при аналізі результатів рішення задачі.
Аналіз результатів – це завершальний етап комп’ютерного моделювання, який передує подальшому проектуванню конструкції або встановленню життєздатності існуючої конструкції.
Передусім, необхідно переконатися, що отримані результати відповідають створеній комп’ютерній моделі. Тут користувачеві велику допомогу надає програмний комплекс, що має єдине інтуїтивне середовище. В цьому випадку користувач в багатовіконному режимі може переглядати і аналізувати створену модель і отримані результати.
Так, наприклад, правильність накладання в’язей легко перевірити, аналізуючи деформовані схеми, правильність прикладеного навантаження побічно можна перевірити, аналізуючи епюри або ізополя зусиль, правильність розподілу мас і задання жорсткостей також можна перевірити, проглянувши анімацію коливань і т.п.
Програмні комплекси окрім стандартної інформації про напружено- деформований стан конструкції (деформовані схеми, епюри, ізополя, ізолінії зусиль і напружень, таблиці значень переміщень, зусиль, напружень, характеристик динамічного аналізу) видають багато додатковій інформації, яка також допомагає користувачеві в аналізі НДС. До такого типу інформації відноситься вказівка найбільш навантажених елементів, вузлів з найбільшими зусиллями, вказівка центрів ваги мас, жорсткостей, рівнодійних навантажень для усієї конструкції або її фрагментів. Наприклад, дуже корисно знати рівнодійну вертикальних сил і моментів на фундаментну плиту будівлі.
Проте можливість знайти і задокументувати необхідні результати ще не вирішує проблему їх оцінки.
Обов’язковою є перевірка фізичного сенсу отриманих результатів, тут можна виділити наступні очевидні аспекти:
• аналіз порядку чисельних результатів (чи є вони практично реальними);
• встановлення несуперечливості результатів з точки зору розмірності;
• встановлення відповідності опорних реакцій сумарним рівнодійним горизонтальних і вертикальних навантажень;
• перевірка граничних випадків;
• перевірка тенденції зміни параметрів схеми;
• перевірка на повноту (чи всі істотні чинники враховані).
Цей загальний список перевірок можна доповнювати або звужувати, але ясно, що загальна апробація є дуже важливим етапом роботи. Користувачеві можна розповісти про перевірки, але його не можна змусити виконати їх.
Після отримання результатів розрахунку, як правило, виконується їх загальна оцінка. В першу чергу робиться перевірка найбільш очевидних очікуваних властивостей розв’язку (наприклад, властивостей симетрії переміщень у випадку розрахунку симетричної системи на симетричне навантаження). На тестування такого роду ніколи не слід жаліти зусиль, бо увесь накопичений досвід виконання машинних розрахунків свідчить про нескінченний потік помилок в початкових даних. Тому упевненість в їх безпомилковості дорого стоїть. Іноді з цією метою створюються спеціальні "пробні" варіанти навантажень, які породжують заздалегідь передбачувані особливості рішення.
Природно, що оцінка результатів починається з оцінки повідомлень, які система видає в процесі розв’язку задачі. Ці повідомлення зазвичай заносяться в протокол розв’язку задачі, який ведеться більшістю сучасних розрахункових комплексів, і відбиває не лише послідовність виконаних розрахункових операцій, але і ті труднощі, які можуть зустрітися на шляху рішення.
Наступним етапом загальної апробації результатів розрахунку може служити аналіз загальної картини деформації системи. Її графічне відображення дає уявлення про багато загальних закономірностей роботи конструкції, деякі з яких можуть передбачатися користувачем (наприклад, очікувана симетрія), а інші можуть звернути на себе увагу своєю несподіванкою.
В усякому разі, такі грубі помилки, як неправильно встановлені закріплення або різка зміна параметрів жорсткості досить часто виявляються при такому неформальному аналізі. Типовим прикладом може служити ситуація, коли в одній точці простору (див. точку С на рис. 8.2, а) розташовуються два вузли, і суміжні елементи приєднані до різних вузлів. На схемі таку помилку можна і пропустити, але розглядаючи деформовану систему, таку помилку відразу ж можна побачити (рис 8.2, б).
Рисунок 8.2 – Помилка використання співпадаючих вузлів: а) – схема; б) – картина деформування
Взагалі, пошук несподіванок часто дає дуже корисні результати; він дозволяє не лише виявляти помилки в початкових даних, але і критично віднестися до використовуваної розрахункової моделі, приводячи до її уточнення або зміни. Яких би то не було загальних правил тут не існує, дуже багато залежить від досвіду і інтуїції розраховувача, але сама настроєність на такий пошук повинна стати неодмінним правилом дій.
Крім того, традиційно прийнято представляти результати розрахунку (переміщення, зусилля, напруження) в деякій остаточній формі, забуваючи про всі погрішності, присутні в початковій інформації, а також про можливі погрішності обчислень. Нагадування про наближеність отриманого рішення важливе, особливо для нелінійних завдань, рішення яких знаходиться приблизно.
Шрифти
Розмір шрифта
Колір тексту
Колір тла
Кернінг шрифтів
Видимість картинок
Інтервал між літерами
Висота рядка
Виділити посилання