byADIT תוכנות חינם למהנדסים ולסטודנטים
EngiFree
anaStruct — המדריך המלא: ניתוח מסגרות ומסבכים דו-ממדיים ב-Python בכמה שורות

anaStruct — המדריך המלא: ניתוח מסגרות ומסבכים דו-ממדיים ב-Python בכמה שורות

anaStruct היא ספריית Python קלה בקוד פתוח (רישיון LGPL-3.0) לניתוח מסגרות ומסבכים במישור. בונים את המבנה מאלמנטים, מגדירים סמכים — פרק, ריתום או קפיץ — ועומסים, ומקבלים גרפים של מומנט, גזירה, כוח צירי ותזוזות. כל זה בכמה שורות קוד.

מה מקבלים

למי זה מתאים

anaStruct מתאימה לסטודנטים שרוצים לבדוק פתרון ידני של קורה או מסגרת, ולמהנדסים שרוצים להפוך חישוב פשוט לסקריפט. היא לא נועדה למבנים תלת-ממדיים — לשם צריך כלי אחר. מומלץ לעבוד בה בתוך JupyterLab, שם הגרפים מוצגים מיד מתחת לקוד.

כלים קשורים

לניתוח מבנים בתלת-ממד ב-Python — Pynite. לניתוח דו-ממדי עם ממשק גרפי — Ftool. לתכונות חתך מכל צורה — sectionproperties.

מגבלה ידועה: מפרקים במסגרות

בבדיקה מול פתרון ידני ומול תוכנה נוספת מצאנו שבגרסה 1.7.0 התוצאה שגויה כאשר קורה עם מפרק בקצה נפגשת בעמוד בזווית, במסגרת לא מסוימת סטטית. זה קורה גם עם שחרור קצה (spring={1:0}) וגם עם add_internal_hinge.

דוגמה: מסגרת שער 6×4 מ', עמודים EI = 2·10⁴ kNm², קורה EI = 3·10⁴ kNm², בסיס אחד מרותק ואחד מפרקי, מפרק בקצה השמאלי של הקורה ועומס 10 kN/m על הקורה. התגובה האופקית בסמך המפרקי לפי שיטת הכוחות היא 3.75 kN; anaStruct נותנת 3.37 kN, טעות של כ-10%. עם קפיץ סיבובי במקום המפרק התוצאה אפילו לא משתנה באופן מונוטוני עם קשיחות הקפיץ.

מפרק על קו ישר (קורת גרבר) מחושב נכון. עוד דבר שכדאי לדעת: עומס מפורס שני על אותו אלמנט מחליף את הראשון ולא מתווסף אליו.

עד שהבעיה תתוקן, כדאי לבדוק מסגרות עם מפרקים בחישוב ידני או בתוכנה נוספת כמו Pynite או OpenSees.

חלופה בעברית: STRUCTSOFT של אדיט, המוציאה לאור של EngiFree, מנתחת מסגרות, מסבכים וקשתות דו-ממדיים בחינם ובממשק גרפי. בבדיקה ההשוואתית שבה התגלתה הבעיה, STRUCTSOFT נתנה למסגרת שלמעלה 3.75 kN, בהתאמה לפתרון הידני. מדריך: STRUCTSOFT — המדריך המלא.

השורה התחתונה

anaStruct היא הדרך המהירה לקבל דיאגרמות כוחות של מבנה מישורי מתוך Python. פשוטה, חינמית ומושלמת ללמידה ולבדיקת חישובי יד.

קריאה נוספת