Метод конечных элементов. Русская и свободная программа.

[meteese]

McLay в сообщении #674015 писал(а):

meteese - можно нескромный вопрос, я вот не совсем понял, ты сам писал какую-нибудь прогу по МКЭ и на каком языке?

Пока никакую не написал, собираю материалы по МКЭ и ищу партнера (одного нашел, магистр, со мной учится), читаю учебники по программированию и по МКЭ. Писать хочу РЕШАТЕЛЬ. Я один ничего не могу сделать, совсем ничего. Нормальные решатели делаются командами по пять ученых-программистов в течении 10-30 лет. Писать хочу на Аде. Если не получится на Аде, то на С++.

Техническое Задание (Не знаю, как делать ТЗ, делал для себя и для своих)

[McLay]

Техническое задание прикольное )) А сколько вам лет и какое у вас образование?

[meteese]

McLay в сообщении #674128 писал(а):

Техническое задание прикольное )) А сколько вам лет и какое у вас образование?

Зделай лучше, я посмотрю. Я ТЗ никогда не делал и не получал. Я серьезно, сделай мне ТЗ, спасибо скажу. Лет достаточно, в Советском Союзе пару лет прожил. Образование официально - средняя школа 11 классов.

Цитата:

прикольное ))

Цитата:

А сколько вам лет

Я аналогичный вопрос задавать не стану. Мне это просто не интересно.

[Toucan]

meteese в сообщении #674175 писал(а):

Зделай лучше, я посмотрю. ... Я серьезно, сделай мне ТЗ, спасибо скажу.

meteese, замечание за фамильярность. Читайте Правила форума:

Forum Administration в Правилах форума #27356 писал(а):

1) Нарушением считается:
…
е) ..., фамильярность (у нас принято обращаться друг к другу на "Вы")...

[meteese]

В общем я уже понял, что партнеров и интересующихся этой темой лиц следует искать в своем городе при личных встречах. По интернету дело не заведется.

[McLay]

Уважаемый Meteese, не хотел вас обидеть, просто когда передо мной стоял выбор использовать пиратскую копию МКЭшной программы или писать свою - я выбрал написание своей, но это признаюсь занятие не для слабонервных для этого я уволился с работы и развёлся с женой )) , и в общем-то за пару лет решил поставленную передо мной задачу ... На мой взгляд начинать надо не с ТЗ а с какого-нибудь exe-шника, который что-то хорошо может делать, тем более что вы упомянули UNIX-подобную систему ... Мне эта тема интересна, у меня есть определенные соображения на этот счёт, некоторые наработки и определённый опыт программирования и решения задач прочности, поэтому раз вы стали автором темы - так и не нервничайте по пустякам ... А то что книги читаете - это хорошо, если дойдёт дело до программирования - ещё лучше ... Надо общаться, а то зарылись по своим норам и сидим - интернет в этом смысле - хорошая штука. Может какие вопросы по существу есть - спрашивайте подумаем вместе ...

[meteese]

Начинать индивидуальный труд можно и с экзешника, т.к. сам себе хозяин. Раньше я так и делал, но уже трудно было кого-то подключить.

Но начинать командную разработку лучше с ТЗ потому, что ТЗ делается всего за один вечер, раскрывает идею, указывает на методы решения и инструменты и как распоряжаться результатами. Показывая ТЗ предполагаемым партнерам перед началом действий, можно избежать многих проблем разногласий и заранее узнать ожидания и предпочтения людей, скорректировать ТЗ так, чтобы он стал компромисом для всех. Если все члены коллектива оговорили и подтвердили свое согласие с каждым пунктом ТЗ и подписали титульник, то это становится минимальной гарантией дружности разработки. Искать партнеров лучше до создания первого экзешника, т.к. все должны видеть, как всё начинается. Потом им будет просто труднее втягиваться в набравший обороты процесс.

В ваших наработках и опыте интересуюсь. Может быть скооперируемся. Если хотите показать что-то из ваших материалов, пришлите на
gmail.com: dima.malkov.russia

[McLay]

Можете почитать мой автореферат
http://www.gu-unpk.ru/public/file/defen ... 2.2011.pdf

Скажу вам, что при написании своей программы под рукой были исходники двух подобных программ, которые планировалось изначально переделывать под свою задачу, но оказалось написать свою заново было полезней и даже легче ))

И я вам скажу - копаться в чужом исходном коде - работа неблагодарная, а вот подключать разработанные и отлаженные библиотеки на мой взгляд более перспективный вариант.

Предлагаю обсуждать структуру программы, кто чем может заниматься и какую из звеньев этой структуры может взять в разработку. В своей программе я выделил 7 библиотек и управляющую оболочку, подключающую эти 7 библиотек, собственно ссылку на то и привёл ...

Исходников не даю, дабы совсем не отбить у вас желание всем этим заниматься ))

[meteese]

Я думаю, пора переносить это обсуждение с форума, а то оно будет всё время на верху списка тем. Я написал свои адреса почты вам в личный раздел.

Я рад, что встретил отзывчивого человека с опытом и интересом в этом деле. Жаль, что не три месяца назад, а то у меня сейчас сессия и общественная работа, а также личные проблемы и большая депрессия с нового года.

Для совместной работы я сделал виртуальную машину с Linux, отвечающую потребностям ТЗ. Там должно происходить тестирование и разработка. Это универсальная среда, быстро развертываемая, настроенная, стандартная, безопасная, обновляемая.



Чтобы развернуть у себя, нужно скачать и установить официальный VirtualBox и получить у нас файл с машиной (размер ~5 Гб).

Ваш реферат читаю с напарником. Мы живем в Комсомольске-на-Амуре.

[Zealint]

Ещё раз здравствуйте, meteese.

Наблюдаю немного за Вашим прогрессом. К сожалению, как я уже говорил, сам вынужден заниматься подобным творчеством по причине, в том числе, криворукости многих (всех, кого знаю) западных специалистов в моей области и отсутствия отечественных (с тем же уровнем амбиций). И вот, в разное время этого творчества приходил к разным выводам. Мне интересно, обдумывали ли вы следующие варианты.

• Программа должна не зависеть от операционной системы. Запускается при старте компьютера и работает автономно. Перед этим, разумеется, загрузчик переводит процессор в нужный режим, инициализирует нужны функции.
• Программа проектируется сразу под работу на вычислительном кластере или какой-нибудь другой многопроцессорной системе.
• Программа проектируется под русские разработки в области «процессоростроения» (если можно так выразиться).

Все эти идеи делают проект сразу в десятки раз сложнее, но, размышляя много лет над своей задачей, я приходил неоднократно к выводам о необходимости хотя бы в ближайшей перспективе рассмотреть один из указанных вариантов (а сам пока пишу под win64 и linux64 сразу).

Цепочка рассуждений, которую я выстроил, не будет сейчас Вам интересна, она очень длинная и во многом связана с личными жизненными обстоятельствами. Вот мне просто интересно, что Вы думаете (или думали) по этому поводу.

PS. Техзадание выглядит шикарно, хоть и не закончено. Но боюсь, что сейчас так можно не делать. Можно без наворотов бюрократической эпохи.

[McLay]

Цитата:

•Программа должна не зависеть от операционной системы. Запускается при старте компьютера и работает автономно. Перед этим, разумеется, загрузчик переводит процессор в нужный режим, инициализирует нужны функции.
•Программа проектируется сразу под работу на вычислительном кластере или какой-нибудь другой многопроцессорной системе.
•Программа проектируется под русские разработки в области «процессоростроения» (если можно так выразиться).

Полностью поддерживаю - думал над этим с 2005 года, но пока знаний в области выч. техники не хватает, чтобы выстроить последовательность что нужно делать ...

Цитата:

Можно без наворотов бюрократической эпохи

согласен

meteese - я тоже буду думать, я живу в Центральной России

[meteese]

Цитата:

Программа должна не зависеть от операционной системы. Запускается при старте компьютера и работает автономно. Перед этим, разумеется, загрузчик переводит процессор в нужный режим, инициализирует нужны функции.

Об этом я совсем не думал. Даже не представляю, как это. Или представляю как игрушки-тетрисы из конца 90-х, только в миллиард раз мощнее. Зато не зависит от операционной системы, т.к. она сама себе операционная система. Я не думаю, что это удобно.

Ее можно сделать зависимой от линукс, но не требующей установки на компьютер. Внедрить ее в самозагружаемый live-cd дистрибутив linux (как http://www.caelinux.com), это будет и удобнее для пользователя, и легче в создании.

Цитата:

Программа проектируется сразу под работу на вычислительном кластере или какой-нибудь другой многопроцессорной системе.

Да, в бюрократическом ТЗ это написано. Если нет кластера физически, то запускаем две-три копии VirtualBox и объединяем их в кластер. По кластерам неплохая информация здесь http://cluster.linux-ekb.info/.

Цитата:

Программа проектируется под русские разработки в области «процессоростроения» (если можно так выразиться).

Вы про процессоры ЭЛЬБРУС? Нет, у меня нет к ним доступа. Но хотелось бы. Может быть позже.

Цитата:

сам пока пишу под win64 и linux64 сразу

Вот и я это хочу, причем для linux64 в первую очередь, а для win64 - в последнюю.

McLay -- Вас кто-нибудь поддерживает в вашем городе в области написания МКЭ-решателей? Вы мне библиотеки не покажете, чтобы я сравнил их, например, с библиотеками fenics (http://fenicsproject.org)? Не бойтесь давать мне исходный код, я ничего с ним не сделаю и никому без разрешения не дам, аппетит не пропадет.

[meteese]

McLay, Вы правы, что разумнее всего использовать уже готовые и отлаженные библиотеки, не начиная всё с самого нуля и не капаясь особо в чужом исходном коне.

Теперь встает вопрос: какие библиотеки стоит подключать?

Я предлагаю обратить вниманию на библиотеку PETs (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation, http://www.mcs.anl.gov/petsc/).

Это не библиотека для МКЭ! Это библиотека для решения систем дифференциальных уравнений в частных производных.

Могу сказать хорошее про нее:

• разрабатывается цельной командой людей (человек десять), преимущественно из одной лаборатории;
• разрабатывается с 1991 года;
• непрерывно развивается, будет развиваться дальше;
• востребована, каждый месяц скачивается ~250 раз;
• применяется в нескольких серьезных проектах;
• поддерживает Linux, Windows, и другие системы;
• изначально создан для многопроцессорных архитектур, там на это делается большой акцент;
• современна, очень технологична, написана знающими программистами;
• позволяет подключать ее к C/C++/FORTRAN/Python ;
• хорошо документирована, мануал в PDF на 200 страниц, разветвленная html-справка по функциям, презентации для студентов и начинающих;

Я скачал ее исходники, сконфигурировал, скомпилировал, копаю.

Эта библиотека используется уже в библиотеках для решения МКЭ. Таковой является fenics (групповая разработка с классным учебником на 700 страниц).

На PETs также основан уже готовый МКЭ-решатель OOFEM (один чех сделал).

[ryazanov]

Я пользователь и остановился в шаге от применения МКЭ: конструкции были такие, что приходилось все считать вручную с упрощением и введением запаса по прочности. Тут в одной из тем повис в воздухе вопрос о расчете конструкций (Cвойства армированного стеклотканью стеклопластика в ANSYS). Никто не берется советовать. Существует две системы расчетов: для металлоконструкций (SCAD, преимущественно решетки, рамы и балки), для компактных конструкций (ANSYS и т.д.). Под компактными я понимаю те виды конструкций, где сложно применить SCAD (точки приложений сил и реакций от крепления действуют на тело рассчитываемой конструкции в непосредственной близости-это для ANSYS). В третий класс можно выделить оболочки, так как для расчетов тентовых конструкций тоже есть специализированные программы. К сожалению не удалось скачать техническое задание, а то бы знал какие конструкции предполагаете рассчитывать. В реальной жизни приходилось сталкиваться со всеми и считать "на коленке" или копировать оправдавшие себя решения. Хотя в ANSYS рассчитывают и корпуса, и оболочки, судя по обсуждению речь пойдет о программе расчета машиностроительных компактных конструкций. Конечно, невозможно объять необъятное, начинать надо с доступного в обозримый период, чтобы выйти на результат.
Второй вопрос, программы- решатели работают с упрощенными моделями деталей и конструкций. До какой степени можно упрощать не рискуя получить неверный результат.
Третий вопрос поставил Петров Ю.П. (и Петров Л.Ю.) в книге "Неожиданное в математике и его связь с авариями и катастрофами".
Юрий Петрович Петров, доктор технических наук, профессор факультета прикладной математики - процессов управления Санкт-Петербургского государственного университета. Область научных интересов - прикладная математика, теория оптимального управления, приложения этой теории к оптимизации конкретных технических объектов, обеспечение устойчивости при вариации параметров.Вот так и есть. Ю.П. Петров ведет речь о корректности вычислений и связанных с этим авариях, а проблему снижают до погрешности вычислений. Речь же идет о пригодности конкретных алгоритмов для применения в конструкциях и программах управления, о безалаберности в решении дифференциальных уравнений, так как "до последнего времени молчаливо предполагали, что такая же непрерывная зависимость от параметров выполняется для любых систем-во всяком случае для систем, которые можно привести к нормальной форме Коши путем эквивалентных (в классическом смысле) преобразований"
То есть им поставлен вопрос о корректности матричных преобразований и решений дифференциальных уравнений. Все программные комплексы могут выдать ошибочный результат, если не делать проверочные тесты на устойчивость решений. Это реализуется несложными дополнениями к существующим программам. Пока, правда, не ощущается адекватной реакции по корректировке преподавания, но соискатели уже не могут не учитывать этого результата.

[meteese]

Цитата:

Тут в одной из тем повис в воздухе вопрос о расчете конструкций (Cвойства армированного стеклотканью стеклопластика в ANSYS). Никто не берется советовать.

Я тоже не подскажу. Извините.

Нужно сказать, что ТЗ уже совсем не действительное. Я слишком переоценил и свои возможности, и возможности своих знакомых. Сейчас я пишу (пытаюсь писать) доходчивый учебник по МКЭ для студентов страниц на 300, 80 страниц уже есть, с иллюстрациями, выглядит на отлично (делаю в XeTeX и Inkscape). Содержимое будет смесью этих двух учебников (возможно еще каких-то):
http://www.colorado.edu/engineering/cas ... .d/IFEM.d/
http://www.colincaprani.com/files/notes ... Method.pdf

Примерное название:

Цитата:

Теоретические основы Метода Перемещений МКЭ
в приложении к линейной статике конструкций
и практика его программирования на языке Python

Fundamentals of the Direct Stiffness Method
applying to the linear static structural analysis
and programming in Python language

Примерное оглавление:

Цитата:

НАЧАЛЬНЫЕ ГЛАВЫ

Введение в курс

• Математические и физические подходы МКЭ. Формулировки МКЭ
• Основные понятия и концепция МКЭ
• Понятие о конечных элементах

<Еще нужно добавить глав об аппроксимации, погрешностях, совершенных когда-то удачах и неудачах моделирования>

ПЕРВЫЙ СЕМЕСТР

Стержневые конструкции

• Одномерные задачи
• Плоские фермы
• Балки
• Плоские рамы
• Пространственные фермы
• Пространственные рамы

<Еще нужно добавить глав для объема>

ВТОРОЙ СЕМЕСТР

Плоская задача теории упругости

• Постановка плоской задачи теории упругости
• Базовые соотношения плоской задачи теории упругости
• Вывод СЛАУ МКЭ плоской задачи теории упругости

Треугольный линейный конечный элемент

• Система координат и интерполяция
• Вывод расчетных соотношений

Изопараметрический подход в МКЭ

• Изопараметрический подход в МКЭ
• Четырехсторонние двумерные элементы
• Вычисление матрицы градиентовизопараметрического элемента
• Формирование матрицы жесткости изопараметрического элемента
• Формирование векторов узловых сил изопараметрического элемента

<Еще нужно добавить теоретических глав о трехмерных элеметах>

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ГЛАВЫ

Обзор библиотек программирования

• Библиотека МКЭ <<FENICS>>
• Библиотека для решения ОДУ и ДУЧП <<PETCs>>
• Библиотека МКЭ <<GetFEM>>
• Библиотека МКЭ <<FreeFEM++>>
• Библиотека для создания геометрии <<OpenCASCAD>>
• Библиотеки для генерации сеток

Обзор готовых академических программ

• Препроцессор <<Gmsh>>
• Постпроцессор <<Paraview>>
• Пре- и постпроцессор <<Salome>>
• МКЭ-программа <<CalculiX>>
• МКЭ-программа <<Elmer>>
• МКЭ-решатель <<Code-Aster>>

Постараюсь закончить осенью 2013. Дай Бог, чтобы эта задумка была по силам. Кто знает, подскажите, как можно опубликовать, чтобы:

• Каждый мог бесплатно или дешего скачать в pdf
• Была одобрена научным сообществом как полноценная научная книга, пригодная для обучения по ней студентов и для ссылания в трудах
• Я сам был верстальщиком; ко мне не было особых требований по верстке
• О печате книги я не думаю. Лучше всего публиковать и распространять в электронном виде, а если и печатать, то как диссертации, но на обеих сторонах листа.