Baza technologii

Opis technologii / usługi

Oprogramowanie Beafire jest narzędziem inżynierskim służącym do wyznaczania odporności ogniowej belek żelbetowych. Oprócz wyznaczenia wartości odporoności ogniowej użytkownik ma możliwość monitorowania zmian temperatury w wybranym przekroju elementu oraz redystrybucji pól momentów zginających w wyniku lokalnych zmian sztywności elementu żelbetowego, poddanego oddziaływaniu wysokiej temperatury. W obliczeniach przyjęto założenia zgodne z~zaleceniami inżynierskich norm projektowania konstrukcji żelbetowych (EN 1992-1-1, EN 1992-1-2). Architektura pakietu Na pakiet Beafire składają się trzy niezależne programy (executables): Beafire - graficzny interfejs użytkownika. Program dostarcza okienkowy interfejs umożliwiający definiowanie zadania i wizualizację wyników, np. pola temperatury w przekroju belki. Dane wprowadzane przez użytkownika są zapisywane w pliku, który jest przesyłany do programu BeafireKernel w celu wykonania obliczeń. BeafireKernel - silnik obliczeniowy. Jest to program, który na podstawie danych zapisanych w pliku przeprowadza obliczenia odporności ogniowej. W nim zawarta jest implementacja opracowanego w projekcie podejścia do wyznaczania odporności ogniowej. Zadanie wyznaczania niestacjonarnego rozkładu temperatury jest delegowane do programu Tochnog. Tochnog - jest to solver wykorzystujący Metodę Elementów Skończonych. Komunikacja pomiędzy powyższymi komponentami odbywa się poprzez odpowiednio zaprojektowane pliki danych i standardowe mechanizmy komunikacji między procesami. Opis rozwiązań Program Beafire jest zaimplementowany w języku C++. Graficzny interfejs użytkownika zbudowano z wykorzystaniem biblioteki Qt (versja >=5). W celu ułatwienia konstruowania interfejsu dla większości widgetów specyficznych dla Beafire zaimplementowano rozszerzenia (plugins) pozwalające na ich łatwe używanie w QtDesigner. Zadanie definiowane w programie Beafire jest zapisywane w postaci pliku danych w formacie XML. Eksport i import do i z tego formatu jest realizowany przez obiekty QXmlStreamReader i QXmlStreamWrite z biblioteki Qt. Rysunki, statycznie i dynamicznie generowane na podstawie wprowadzanych danych, są zapisywane w formacie SVG (Scalable Vector Graphics). Obsługa tego formatu jest realizowana przy użyciu biblioteki simple-svg (https://github.com/ipa/simple-svg). Renderowanie rysunków jest wykorzystywane przez moduł SVG biblioteki Qt. Przekazywanie danych między Beafire a BeafireKernel odbywa się z wykorzystaniem mechanizmu serializacji. Implementacja bazuje na bibliotece Cereal (https://uscilab.github.io/cereal/). Do renderowania raportów z Beafire w formatach PDF lub HTML jest wykorzystywana biblioteka KDReports (https://github.com/KDAB/KDReports). Obsługa wykresów w widgetach Beafire jest realizowana z wykorzystaniem biblioteki KDChart https://www.kdab.com/development-resources/qt-tools/kd-chart/ Wizualizacja pola temperatury w przekroju belki jest realizowana za pomocą biblioteki VTK i jej modułu QVTK dostarczającego odpowiednich widgetów. Program BeafireKernel jest zaimplementowany w języku C++ (w standardzie C++11). Wiersz poleceń programu BeafireKernel obsługiwany jest za pomocą biblioteki tclap (Templatized C++ Command Line Parser Library, http://tclap.sourceforge.net/). Komunikacja między procesami - dokładniej komunikacja między BeafireKernel a programem Tochnog jest obsługiwana przez bibliotekę Boost.Process. W obecnej wersji pakietu część obliczeniowa programu BeafireKernel jest zaimplementowana jako prototyp w języku Matlab. Komunikacja tego prototypu z częścią w języku C++ odbywa się za pośrednictwem plików w formacie HDF5. Program BeafireKernel posiada opcję generowania raportów niezależnie od raportów w programie Beafire. Raporty są tworzone przez kompilację dokumentów LaTeX’a generowanych z szablonów w formacie {{mustache}}. Obsługa mustache jest realizowane przez bibliotekę mstch (https://github.com/no1msd/mstch). Silnik MES do rozwiązywania problemu niestacjonarnego przepływu ciepła zbudowano na bazie zmodyfikowanej wersji OpenSource programu Tochnog (http://tochnog.sourceforge.net/). Kompilacja programu Beafire jest zarządzana przez qmake. Kompilacja programu BeafireKernel i Tochnog jest zarządzana przez CMake. Kod źródłowy pakietu Beafire jest zarządzany poprzez repozytorium git w serwisie Bitbucket. Dokumentacja kodu źródłowego jest tworzona z użyciem Doxygen. Zmiany w kodzie źródłowym pakietu Beafire są monitorowane z użyciem serwera Jenkins. Binarna dystrybucja pakietu Beafire (programy Beafire, BeafireKernel, Tochnog i wymagane biblioteki DLL) w formacie AppImage jest generowana automatycznie za pośrednictwem serwera Jenkins. Literatura: Przłady analiz zrealizowancy opisywaną technologą można znaleźć w artykule: Analiza obliczeniowa belek żelbetowych obciążonych pożarem // Adam Wosatko, Szymon Seręga, Maja Szlesińska, Roman Putanowicz // Inżynieria i Budownictwo. – 2019, R. 75, Nr 6, s. 269-274

Zalety / korzyści z zastosowania technologii

- Opracowany algorytm łącący jednowymiarowe zadanie mechaniczne z dwuwymiarowym zadaniem termicznym pozwala osiągnąć dużą wydajność obliczeń. - Część GUI i silnik obliczeniowy mogą być wykorzystywane niezależnie, co pozwala na bazie tych komponentów budować nowe narzędzia. - implementacja algorytmu została pozytywnie zweryfikowana przez porównanie z innymi programami oraz wynikami eksperymentalnymi dostępnymi w literaturze.

Zastosowanie rynkowe

Firmy informatyczne zajmujące się rozwijaniem oprogramowania w zakresie inżynierii lądowej, biura konstrukcyjne, jednostki badawcze zajmujące się analizą konstrukcji w warunkach pożarowych

Tagi

Branże