Ghostscript wrapper for D:\Digitalizacja\MTS83_t21z1_4_PDF_artyku³y\mts83_t21z4.pdf M E C H A N I K A TE OR E TYC Z N A I  STOSOWAN A 4,  21  (1983) KOMPUTERYZACJA  MECHANIKI  KONSTRUKCJI  W  POLSCE W  OSTATNIEJ  DEKADZIE  DZIAŁALNOŚ CI  PTMTiS GUSTAW  R  A K O W  S K I Politechnika  W arszawska 1.  Uwagi wstę pne Mają c  okreś lony  czasokres  naszych  rozważ ań  okreś limy  bliż ej  ich  przedmiot. Pod  poję ciem  komputeryzacji  bę dziemy  rozumieli  wprowadzanie  metod  dogodnych do  stosowania  automatycznych  ś rodków  liczenia,  gł ównie elektronicznych  maszyn  cyfro- wych  (EMC) —  komputerów —  a  także  towarzyszą cego  sprzę tu  informatycznego,  sł u- ż ą cego  rozwią zywaniu  problemów  mechaniki. Wspomniane metody dogodne do stosowania  EMC,  zwane metodami komputerowymi mają   trzy  zasadnicze  cechy  charakterystyczne —  dotyczą   dyskretnych  modeli  matematycznych, —  dają   się   w  peł ni  zalgorytmizować, —  przedstawione  są   w  zapisie  umoż liwiają cym  ł atwe  przenoszenie  i  przetwarzanie  in- formacji. Wyjaś nijmy  także powód  zajmowania  się   komputeryzacją   mechaniki  konstrukcji  a  nie wprost  jej  problemami  badawczymi  i  zastosowaniami.  Otóż  tak jest,  że  prawie  wszystko waż niejsze  i  liczą ce  się   w  nauce  i  technice  ostatniego  ć wierć wiecza  powstał o  przy  zasto- sowaniu  bą dź  wrę cz  dzię ki  komputerom.  D otyczy  to  także  mechaniki  konstrukcji.  Tak wię c analizują c  proces komputeryzacji, prześ ledzimy  gł ówne problemy tej  dziedziny wiedzy technicznej. 2.  Stan  zagadnienia  na  począ tku  lat  siedemdziesią tych Rozwój  mechaniki konstrukcji  w  interesują cym  nas  aspekcie,  do lat  siedemdziesią tych był   przedmiotem  dwóch  prac  przeglą dowych  [1, 2].  Przypomnijmy,  że  n a  przeł omie lat sześ ć dziesią tych  i  siedemdziesią tych,  kraje  technicznie  rozwinię te  wkraczał y  w  począ tki tzw.  trzeciej  rewolucji  komputerowej.  «  ' Trzecią   rewolucję   znamionuje  istnienie  szybkich  sieci  komunikacyjnych  mię dzy  ma- szynami  róż nych  typów,  tworzą cymi  systemy  komputerowe,  rozwój  techniki  powią zań pomię dzy  róż nymi  programami, zapewniają cymi  swobodny  przepł yw  danych  od  róż nych ź ródeł  do uż ytkownika,  istnienie zintegrowanych  systemów komputerowych  zawierają cych 570  G .  RAKOWSKI ba n ki  dan ych  i  algorytm ów,  wyposaż onych  w  techniki i  urzą dzen ia  umoż liwiają ce  dostę p i  o p t ym aln y  wybór  program u . O kres  t en  dobrze  przedstawia  referat  [3], a  także  inne  prace  zgł oszone  n a  pią tą   konfe- ren cję   zorgan izowan ą   w  roku  1970  w  Lafayette  (U SA)  prz;z  „ T h e  C om m ittee  of  Elec- t r o n ic  C o m pu t at io n of  th e ASC E  Structural  D ivision ",  w  ram ach  „ C onferences  on  Elec- t r o n ic  C o m p u t a t io n ". Sytuację   w  dziedzin ie  zastosowan ia  kom puterów  w  m echan ice kon strukcji  na począ tku lat  siedem dziesią tych  n p .  w  U SA  charakteryzuje  m .in .  powszechność  uż ywania  kompu- terów  we  wszystkich jedn ostkach  badawczych  i projektowych.  U ruch om ion o tam wówczas i  wd ro ż o no  do  codziennej  praktyki  p o n ad  400  poważ n ych  program ów.  D otyczą   one an alizy  wszelkich  typów  kon strukcji.  O d  ustrojów  prę towych,  przez  dź wigary  powierz- ch n iowe,  aż  do ukł adów trójwym iarowych.  U jmują   te program y  wszelkie rodzaje  obcią ż eń, statyczn e,  dyn am iczn e,  term iczn e,  akustyczne  itp.  Pozwalają   analizować  stan y  sprę ż yste, plastyczn e,  nieliniowe  (geometrycznie  i  fizycznie).  U wzglę dniać  efekty  reologiczne,  zmę - czen iowe  itp.  Z decydowan a  wię kszość  program ów  jest  o p art a  n a  m etodzie  elementów skoń czon ych  (M E S).  Czę ść  dotyczą ca  zagadnień  nieliniowych  oraz  powł ok,  uwzglę dnia m et odę   róż n ic skoń czon ych. P rawie wszystkie program y  są   n apisan e w ję zyku F O R T R AN . We  wszystkich  szkoł ach  wyż szych  U SA,  a  szczególnie  technicznych, studen ci  przechodzą przez  obowią zkowe,  szeroko  pom yś lane  szkolenie  w  dziedzinie  „ com puter  scien ce". W  zagran iczn ych  badan iach  w  dziedzinie  analizy  kon strukcji  m oż na  wyróż n ić  dodat- ko wo  n astę pują ce  kierun ki  rozwojowe: —  t rakt o wan ie  kom pleksowe  ukł adów  liniowo- sprę ż ystych  bez  wyróż n ian ia  typu  (prę - towe,  powierzch n iowe,  trójwym iarowe), —  opracowan ie  efektywnych  m etod  modyfikacji  macierzy  sztywnoś ci  przy  zmianie n iektórych  elem en tów  badan ego  ustroju, —  przech odzen ie  n a  statystyczny  .opis  param etrów  kon strukcji, =—  uwzglę dn ien ie  wł aś ciwoś ci  plastycznych  stanów  sprę ż ysto- plastycznych,  lepkosprę ż ys- tych  o raz  efektów  reologicznych, —  ba d a n ie  problem ów  nieliniowych. N ależy  jed n a k  podkreś lić,  że  znaczenie  badawcze  analizy  konstrukcji  maleje.  Zaczyna o n a  ustę pować  rozwijają cej  się   innej  „ filozofii  obliczen iowej"  jaką   jest  projektowanie au t o m at yczn e  (C AD  —•   com puter —  aided  design). Wię cej  n iż  poł owa prac  zgł oszonych  w  Lafayette  dotyczył a zagadnień  autom atyczn ego projektowan ia,  przy  czym  kom puter  był   pokazan y  jako  aktywny  uczestn ik  w  procesie projektowan ia,  a  nie  tylko  biern e  narzę dzie.  W  analizie  kon strukcji  zdecydowanie  za- p a n o wa ł a  M E S.  Czę ść  prac  poś wię cona  był a  problem om  optymalizacji. Tym czasem  ówczesny  stan  kom puteryzacji  m echaniki  w  kraju,  odpowiadał  w  przybli- ż en iu  sytuacji  istnieją cej  w  krajach  przodują cych  dziesię ć  lat  wcześ niej,  w  okresie  trzeciej kon feren cji  ASC E  (Boulder  1963),  charakteryzują cej  się   nastę pują cymi  faktam i: —  pojawien ie  się   kom puterów  pracują cych  w  systemie  „ t im esh arin g"  (wielodostę pnoś ć ), —  przech odzen ie  z  ję zyków  wewn ę trzn ych  n a  proceduraln e  (ALG OL,  F O R T R AN , C O BO L) ,  i  począ tki  ję zyków  problem owo- zorien towan ych  (STR ESS,  C OG O), —  począ tki  grafiki  kom puterowej, —-   odch odzen ie  od  klasycznych,  prostych  m etod  i  problem ów  m echan iki  w  zapisie  ma- KOMPUTERYZACJA  MECHANIKI  KON STRU KCJI  573 cierzowym  na  rzecz typowych  metod komputerowych  (MES, metoda  róż nic  skoń czo- nych—- M RS,  metoda  macierzy  przeniesienia —  M M P), —  począ tki nauczania w zakresie  elektronicznej  techniki obliczeniowej  (ETO),  i  uż ywania komputerów  do  ć wiczeń  studenckich, —  coraz  czę stsze  wykorzystywanie  komputerów  do  prac  inż ynierskich  gł ównie  projekto- wych. Wskazują c na krajowe  odpowiedniki wymienionych faktów  należy  w pierwszym  rzę dzie wspomnieć  o  pracach  grupy  J.  Szmeltera  dotyczą cych  zastosowania  MES  w  analizie  sta- tycznej  ukł adów prę towych, powierzchniowych  i  mieszanych  np.  [4,  5], oraz opracowaniu ponad pię ć dziesię ciu programów  na maszynę  ZAM- 41  [6].  Interesują cą   odmianę  MES tzw. metodę  sztywnych  elementów  skoń czonych  (SES) opracował  w tym  czasie  J. KRU SZEWSKI [7], a kierowany przez niego  zespół  przystą pił  do prac nad systemem programów SFEM- 72 na  komputer  ICL  1900.  U kazał y się   opracowania  monograficzne  dotyczą ce  M M P  [8, 9] w  zastosowaniu  do  konstrukcji  prę towych  i  powierzchniowych  oraz  ksią ż ki  autorów krajowych  i  tł umaczenia  [10,  11,  12],  Opracowano  ję zyk  problemowozorientowany STRAINS- 71  [13]  analogiczny  do  wspomnianego  systemu  STRESS. N a wię kszą   skalę  stosował y  komputery takie jednostki  projektowe jak ETOP ROJEKT i  PROZAMET (Warszawa),  Biuro  Projektów  Przemysł u Wę glowego  (Katowice), CBKO (G dań sk). Miarą   rosną cego  zainteresowania  mechaniką   komputerową   był y  organizowane  kon- ferencje:  zastosowań  ETO w  budownictwie  (G dynia,  1970,  Krynica  1971,  1972)  maszyn cyfrowych  w pracach  inż ynierskich  (Katowice  1971),  sympozjum  n a  temat metod  nume- rycznych  zorganizowane  przez  gdań ski  oddział   PTM TS  (1972). N a  uwagę   zasł uguje  pierwsze  krajowe  sympozjum  n t.  „ M etody  komputerowe  w  me- chanice konstrukcji"  w Poznaniu 1973. D ał o ono począ tek serii konferencji  pod tym samym tytuł em  i  okreś liło  warunki  oraz  gł ówne  kierunki  rozwoju  mechaniki  komputerowej w Polsce. Uwzglę dniając  ś wiatowe  tendencje  postulowano  wówczas: —  upowszechnienie  MES  oraz  rozwinię cie  MRS  z  dostosowaniem  jej  do  komputery- zacji, —  w  mechanice  ustrojów  prę towych  uwzglę dnienie  przestrzennoś ci  i  efektów  drugiego rzę du,  w  powierzchniowych  grubość  pł yt  i  powł ok, —  w  cał ej  mechanice  konstrukcji  uwzglę dnienie  nieliniowoś ci, —  w  dynamice  badanie  procesów  nieustalonych, —  rozwój  optymalizacji,  a  szczególnie  budowanie  modeli  sł uż ą cych  optymalizacji  rze- czywistych  konstrukcji, —  wykorzystanie  komputerów  w  badaniach  doś wiadczalnych, • —  ujednolicenie  ję zyków  programowania  z  preferencją   FORTRAN - u, —  opracowanie efektywnych  programów  na EM C dla  celów  dydaktycznych  i  zastosowań praktycznych, —  wprowadzenie  kształ cenia studentów w  zakresie  podstaw  ETO  i  rozwinię cie jej  zasto- sowań  szczególnie  w  przedmiotach  mechaniki  i  pokrewnych, —  organizowanie  kursów  i  konferencji  szkoleniowych  w  dziedzinie  komputerowych metod  mechaniki  i  utworzenie  czasopisma  poś wię conego  tej  tematyce. 572  •   Cf-   R AK O WSK I Jak  zobaczymy,  dalszy  rozwój  komputeryzacji  mechaniki w kraju  uwzglę dnił  w znacz- nym  stopniu  powyż sze  postulaty. 3.  Rozwój  komputeryzacji  mechaniki  konstrukcji  od  począ tku  lat  siedemdziesią tych Przedstawmy  pokrótce  sytuację   pamiją cą   w  krajach  zaawansowanych  w  rozwijaniu i  zastosowaniach  komputerowych  metod  mechaniki  (Wielka  Brytania,  RF N , Kanada, Japonia  a  gł ównie  U SA). Zaznaczone  na począ tku  lat  siedemdziesią tych  trendy  rozwojowe  (konferencja  ASCE, Lafayette  1970), wyraź nie  się   rozwinę ły i utrwalił y. N ie wnikają c  w  szczegóły  przytoczymy tylko  niektóre  fakty. Powstał y  cztery  mię dzynarodowe  czasopisma  zwią zane  ś ciś le  z  mechaniką  kompute- rową  : —  Computer  and  Structures,  red.  Liebowitz  (1971), —  Computer  methods  in  applied  mechanics  and  engineering,  red.  Argyris,  Hughes, Oden  (1972), —  International  Journal of numerical methods in engineering, red. Zienkiewicz (1972), —  Engineering  optimization,  red.  Templeman  (1974), oraz  kilka  czasopism  pokrewnych. Każ dego  roku  organizowana  jest  co  najmniej  jedna  mię dzynarodowa  konferencja na  temat  komputerowych  metod  w  mechanice. Obok  ogólnotematycznych  organizuje  się konferencje  poś wię cone  wybranym  waż nym  zagadnieniom  np.  analizie  nieliniowej  (1977 G eilo—N orwegia,  1978  Stuttgart—RF N ,  1980  Swensea—Wielka  Brytania,  1981  Stuttgart i  planowana  n a  rok  1983  MIT- U SA), czy  grafice  komputerowej  („ Eurographies", 1980 G enewa,  1981  D armstadt).  Waż ną   rolę   odgrywają   konferencje  sumują ce  poszczególne etapy  i  programują ce  dalszy  rozwój  komputeryzacji  np.  [14,  15]. Z  lektury  publikacji  zagranicznych, a szczególnie  prac przeglą dowych  [14,  15],  wyłania się   nastę pują cy  obraz.  .  ...  • Problemy  liniowej  mechaniki konstrukcji  statyki  i  dynamiki, został y zbadane i przygo- towane  do  praktycznego  wykorzystania.  Sporzą dzono  katalog  ponad 450  opracowanych w  ś wiecie  optymalnych  programów  na  EMC  sł uż ą cych  rozwią zywaniu  praktycznie wszystkich  zagadnień  mechaniki  [16]. Aktualna  problematyka  badawcza  dotyczy  gł ównie: —  analizy  i  syntezy  problemów  nieliniowych  geometrycznie  i  fizycznie, —  optymalizacji  i  automatycznego  projektowania  (CAD ), —  grafiki  komputerowej  jako  ś rodka  kontaktu czł owiek- maszyna, przygotowania  danych i  prezentowania  wyników, —  oddział ywań,  gł ównie  dynamicznych  w  relacji  konstrukcja  —  oś rodek  (ciecz,  gaz, grunt)  i  szerzej  problemy  pól  sprzę ż onych, —  konstrukcje  z  materiał ów  o  specjalnych  wł asnoś ciach  (laminaty  kompozyty), —  mechaniki  wielkich  systemów  oraz  realistycznych  modeli  konstrukcji  i  materiał ów. Wysoki  stopień  rozwoju  komputerowych metod mechaniki i rozległ ość ich zastosowań, stymulowane  był y  potrzebami  w  zakresie  nowych  materiał ów  i  konstrukcji  zwią zanych KOMPUTERYZACJA  MECHANIKI  KON STRU KCJI  573 z badaniami kosmosu,  skorupy  ziemskiej,  dna morskiego,  nowych  ź ródeł  energii  i proble- mami  ochrony  ś rodowiska.  Bezpoś redni  wpływ  miał y  tutaj  osią gnię cia  matematyki  sto- sowanej  oraz programowania  i  technologii  maszyn  cyfrowych.  Powszechność  zastosowań metod  komputerowych  w  obliczeniach  naukowych,  pracach  inż ynierskich  oraz  w  dydak- tyce wynika  z duż ego  nasycenia  róż norodnym, niezawodnym i ł atwo dostę pnym  sprzę tem informatycznym  wię kszoś ci  placówek  badawczych,  projektowych  i  szkół   wyż szych. Postę py  komputeryzacji  mechaniki  w  kraju  prześ ledzimy  na  przykł adzie  prac  zgł a- szanych  na  kolejne,  wspomniane  już  krajowe  konferencje  pt.  „ M etody  komputerowe w mechanice konstrukcji".  Rozpatrzymy  to  zagadnienie  w trzech  obszarach  dział alnoś ci: naukowej,  dydaktycznej,  zastosowań  inż ynierskich.  Ograniczymy  się   do  ogólnej  charakte- rystyki  cał oś ci  prac,  akcentują c  prace  inicjują ce  okreś lone  zagadnienia  bą dź  podsumo- wują ce  poszczególne  etapy  ich  rozwoju. 3.1. Komputeryzacja  mechaniki w badaniach naukowych.  Pierwsza  konferencja  (Poznań  1973) został a już  czę ś ciowo  omówiona w punkcie 2. N a  drugą   konferencję   (G dań sk  1975)  zgł o- szono  86  prac.  D uża  ich  czę ść  (33)  dotyczył a  klasycznych  zagadnień  i  metod  mechaniki rozwią zywanych  przy  uż yciu  komputera jako  liczydł a.  Metodami  komputerowymi  (M ES, MRS, SES) zaję to  się  w 21 pracach, przy czym 8 prac poś wię conych  był o róż nym aspektom matematycznym  tych  metod.  Reszta  rozproszona  był a  na  róż ne  tematy.  Tylko  4  prace dotyczył y zagadnień  nieliniowych  a 2 optymalizacji.  Jak  widać  dość  dużo  prac  nie  przyle- gał o  ś ciś le  do  tematyki  konferencji. Omawiają c  konferencję   w  G dań sku  warto  wspomnieć  o  dwóch  faktach. W  referacie  problemowym  „M etoda  czasoprzestrzennych  elementów  skoń czonych", Z.  KĄ CZKOWSKI  przedstawił   oryginalną   metodę   komputerową   [17], która  został a  zasto- sowana  do  rozwią zania  róż nych  zadań  dynamiki  konstrukcji. W  czasie konferencji  ukazał o się   monograficzne  opracowanie polskiej  metody kompu- terowej  SES  [18] szczególnie  przydatnej  do analizy  dynamicznej konstrukcji  maszynowych. Poza rozważ aniami  teoretycznymi w ksią ż ce  podano system  obliczeniowy  zł oż ony z pię ciu grup podprogramów sł uż ą cych do obliczania drgań swobodnych i wymuszonych  dowolnych konstrukcji  modelowanych  elementami  sztywnymi.  Programy  w  ję zyku  F OR TR AN   są realizacją   zapowiadanego  wcześ niej  systemu  SFEM- 72. Trzecia konferencja  odbył a się   w  Opolu  (1977). Przyję to  80 prac z czego  15 dotyczył o zagadnień  i  metod  klasycznych,  ale  o  duż ym  stopniu  zł oż onoś ci. Pozostał e  poś wię cone był y  metodom  komputerowym.  W  grupie  prac  dotyczą cych  M ES  należy  wymienić  po- zycję   [19] rozwijają cą   koncepcję   i technikę  superelementów.  Wymieniona już  metoda SES uzupeł niona  został a  elementem  hybrydowym  sztywno- odkształ calnym  [20],  natomiast MRS  przystosowano  do  komputeryzacji  przez  zautomatyzowanie  generowania  siatki wę złów  i wzorów  róż nicowych  [21, 22]. Dzię ki temu M RS stał a  się   konkurencyjna  w  sto- sunku  do MES, szczególnie  w analizie zagadnień nieliniowych.  Te  ostatnie był y przedmio- tem  9  prac,  z  czego  dwie  [23,  24]  miał y  charakter  wiodą cy.  W  zakresie  optymalizacji praca  [25] miał a  znaczenie  szkoleniowe,  natomiast  [26,  27]  prezentował y  efektywne  me- tody optymalizacji  ukł adów konstrukcyjnych.  Warto wymienić także pracę   [28]  omawiają cą podstawy  projektowanego  uniwersalnego  systemu  analizy  i syntezy  konstrukcji  prę towych. Ogólnie moż na powiedzieć,  że konferencja  w Opolu miał a już  zarysowany  charakter kom- puterowy  i  obejmował a  wię kszość  aktualnych  problemów  mechaniki  konstrukcji. 574  G.  RAKOWSKI P o d o bn ie  m o ż na  okreś lić  czwartą   konferencję   (Koszalin  1979),  n a  której  wygł oszono 107  referatów.  Ogran iczają c  się   do  referatów  problem owych  n adm ien im y,  że  dotyczą   one n astę pują cych  zagadn ień . P raca  [29]  om awia  dwie  podstawowe  m etody  m atem atyczn e  stosowan e  w  obliczeniach n um eryczn ych  m etodę   dyskretyzacji  i  m etodę   iteracji.  Referat  [30]  podsum owywał   ba- d an ia  n ad  kom puteryzacją   M R S.  W  pracy  [31]  przedstawion o  moż liwoś ci  m etod  nume- ryczn ych  w  rozwią zywaniu  problem ów  geotechnicznych/   n atom iast  w  [32]  przedstawiono wykorzystan ie  E M C  w  realizacji  eksperym en tów.  P raca  [33]  przedstawiał a  zastosowania M E S  w  an alizie  stateczn oś ci  dynam icznej  prę tów  i  pł yt.  Z agadn ien iom  automatyzacji projektowan ia  poś wię cony  był   referat  [34].  N a  uwagę   zasł uguje  p r a c a  [35],  w  której przedstawion o  system  program ów  WAT- KM   przeznaczony  do  rozwią zywania  liniowych problem ów  statyki  i  dyn am iki  oraz  zadań  term osprę ż ystoś ci.  Referat  przedstawion y  był ju ż  n iestety  p o  ś mierci  gł ównego  twórcy  systemu  profesora  Jan a  Szmeltera,  wielce zasł u- ż on ego  dla  kom puteryzacji  m echan iki  w  Polsce. P rzed  dwom a  laty  odbył a  się   pią ta  konferencja  (Wrocł aw—Karpacz  1981).  Z gł oszono 79  p rac.  R eferaty  problem owe  skon cen trował y  się   n a  problem ach  optymalizacji  [36], kom puterowego  wspom agan ia  badań  doś wiadczalnych  [37],  bł ę dach  w  obliczeniach kom puterowych  [38],  zasadach  wariacyjnych  m echaniki  [39],  zastosowan iach  M ES w  analizie  statecznoś ci  [40],  W  konferencji  uczestniczył   profesor  O. C.  Z ienkiewicz  pre- zentują c  podczas  dyskusji  okrą gł ego  stoł u  wyniki  swoich  ostatn ich  badań .  Wś ród  refe- ratów  szczegół owych  n a  uwagę   zasł uguje  [41], w  którym  zaprezen towan o  system  obliczeń W D K M   d o  an alizy  statyczn ej  i  dynam icznej  dowolnych  ukł adów  prę towych,  wymiaro- wan ia  prę towych  kon strukcji  metalowych  oraz  obliczeń  statycznych  ukł adów  mieszanych prę towych  w  poł ą czen iu  z  elem entam i  dwu  i  trójwymiarowymi.  Z  uwagi  n a  swoje  moż li- woś ci  (50  tys.  n iewiadom ych)  system  m oże  być  porówn ywaln y  ze  współ czesnymi  duż ymi p ro gram am i  zagran iczn ym i. K olejn a  szósta  konferencja  odbę dzie  się   w  czerwcu  1983  r.  w  Biał ymstoku. P o za  p racam i  zgł aszanym i  n a  om ówion e  wyż ej  konferencje,  problem atyka  kom pute- ryzacji  m ech an iki  kon strukcji  był a  także  prezen towan a  n a  in n ych  konferencjach  kra- jo wych  ( n p .  „ K o n st ru kcje  po wł o ko we" —  Kraków  1974  r.,  G oł uń  1978  r.,  Opole  1982  r.), i  n a  ł am ac h  czasopism  o raz periodyków  poś wię conych  m echan ice. Od  roku  1977  wychodzi specjalistyczne  wydawn ictwo  o  ch arakterze  cią gł ym „ M ec h an ika i  ko m pu t er",  redagowan e w  I P P T  P AN .  D otych czas  (1983)  iikazał y  się   cztery  jego  tom y.  Omówienie  wszystkich in teresują cych  n a s  prac  w  liczbie  kilkuset  przekracza  moż liwoś ci  tego  opracowan ia.  D o- kon ują c  je d n a k  ocen y  syntetycznej  należy  stwierdzić,  że  w  badan iach  dotyczą cych  kom pu- teryzacji  kon strukcji  osią gnię ty  został  w kraju  w  ostatn im  dziesię cioleciu  znaczny postę p. D u ża  liczba  publikacji  i  prac  krajowych  zarówn o  zakresem  tem atyczn ym  ja k  i  po- zio m em  d o ró wn u je  zagran iczn ym .  D owodem  zbliż enia  n auki  krajowej  do  ś wiatowej w  om awian ym  zakresie  są   publikacje  polskich  autorów  w  ren om owan ych  czasopism ach m ię dzyn aro do wych  n p.  w  „ C o m p u t er  an d  Structures"  oraz  w  „ C o m pu t er  M eth ods  in applied  m ech an ics  an d  en gin eerin g",  był o  ich  w  ostatn ich  latach  kilkanaś cie. N a  m ię dzyn arodowej  konferencji  F E N O M E C H '81  (Stuttgart  1981),  grupa  polskich au t o ró w  przedstawił a  jed en  z  referatów  wiodą cych  [42].  P oza  wspom n ian ym i  już  duż ymi KOMPUTERYZACJA  MECHANIKI  KON STRUKCJI  575 krajowymi  systemami  obliczeniowymi,  ś wiadectwem  postę pu  są   także  opracowania ksią ż kowe  [43,  44,  45,  46,  47]. Stymulatorami  postę pów  w  komputeryzacji  mechaniki  był y  niewą tpliwie  omówione krajowe  konferencje  poś wię cone  metodom komputerowym.  Organizowane  są   one  przez Sekcje  Mechaniki  Konstrukcji  KILiW  PAN  przy  współ dział aniu z  uczelniami, oddział a- mi  PTMTS  i  N OT.  Pozytywny  wpł yw  miał y  także  odpowiednio  ukierunkowane  kon- ferencja  szkoleniowe  z  udział am  zagranicznych  wykł adowców  np.  „ M etody  obliczeniowe w  mechanice nieliniowej" —  Jabł onna  1976  r.,  „Współ czesne  problemy  mechaniki  wiel- kich  system ów"—Jabł on n a  1977  r.,  „ Pre  i  post- procesory"  —  Jabł onna  1979  r.,  „ Sta- teczność konstrukcji"  —  Janowice  1980 r. Znaczną   rolę   odegrał y  staże  naukowe  odbywane  przez  Polaków  w  przodują cych oś rodkach  zagranicznych  (Stuttgart,  Swensea, Trondheim). D o  osią gnię tego  postę pu  przyczynił   się   - wzglę dnie  duży  wzrost  iloś ciowy  i  czę ś ciowo jakoś ciowy  sprzę tu  komputerowego.  O ile  w  roku  1971  był o w  kraju  100  oś rodków  obli- czeniowych  i 180 bardzo  róż norodnych komputerów, o tyle w roku  1981 był o  1850  oś rod- ków  wyposaż onych  w 2633 maszyny  w tym 874 komputerów ś rednich i duż ych  oraz  1759 minikomputerów. Wś ród  maszyn  ś rednich dominował y ODRY- y  1300  oraz  R I AD  30, 32. Z  duż ych  warto  wymienić  dwa  systemy  CYF RON ET zainstalowane  w  Warszawie  i  Kra- kowie  Oparte  na  komputerach  CDC- CYBER.  Mimo  znacznych  liczb  wzrostu  jest  to przyrost  tylko  wzglę dny. Wedł ug  opinii specjalistów  opóź nienie krajowe  w  iloś ci  i  jakoś ci sprzę tu komputerowego  szą powana jest na okoł o  10 lat. Sytuacja  w niedalekiej  przyszł oś ci może  się   znacznie pogorszyć  gdyż  od  roku  1980  nie przybył o  nowych  maszyn  a nakł ady na sprzę t zmalał y o poł owę . Stwierdzają c  osią gnię ty  postę p, należy jednocześ nie podkreś lić,  że  w niektórych  obsza- rach tematycznych badania krajowe  pozostają   wyraź nie  w  tyle za zagranicznymi.  D otyczy to szczególnie tych, które zależą   od sprzę tu a wię c n p. grafiki  komputerowej,  projektowania wspomaganego  komputerami,  mechaniki  wielkich  systemów,  matematycznego  modelo- wania  obiektów  rzeczywistych,  programowania  symbolicznego,  stosowania  nowych  algo- rytmów  n p.  równoległ ych  a  także  matematycznych  podstaw  metod  numerycznych,  ca należy  odnieść do matematyki  stosowanej.  Moż na wprawdzie  wymienić prace z mechaniki wielkich  systemów  np.  [48]  czy  grafiki  wykonane  w  zespole  Z.  Brzymka  z  Politechniki Warszawskiej,  M.  Bossaka  z  PIM B  czy  J,  Szymczyka  i  BISTYP- u,  który  rozwija  także koncepcje  automatycznego projektowania,  ale  są   to  niestety  przypadki  jednostkowe. 3.2. Metody komputerowe w dydaktyce. Problem wprowadzania  metod  komputerowych  do nauczania  mechaniki  konstrukcji- nabrał   aktualnoś ci  w  kraju  w  poł owie  lat  siedemdzie- sią tych.  Był   on  przedmiotem mię dzy  innymi  trzech  kolejnych  konferencji  metodycznych (Polań czyk  1975 r., Jadwisin  1976 r., Janowice 1977 r.) oraz spotkania panelowego  w czasie trzeciej  konferencji  komputerowej  (Opole  1977  r.).  Waż niejsze  zagadnienia  i  ówczesne propozycje  rozwią zań  zawiera  publikacja  [49]. Komputerowe  uję cie  problemów  mechaniki  konstrukcji  wchodzą cych  do  obecnych programów  nauczania polegał oby  gł ównie n a: —  wprowadzeniu  macierzowego  zapisu  praw,  zwią zków  i  zależ noś ci, —  automatyzacji  budowania  i  rozwią zywania  podstawowych  równań  metody  sił , —  przedstawieniu  metody przemieszczeń  w uję ciu  metody  elementów  skoń czonych, 5  Mech.  Teor.  i  Stos. 576  G .  RAKOWSKI —  macierzowym  zapisie  i przedstawieniu  numerycznych algorytmów  wyznaczania  wielko- ś ci  w analizie  dynamicznej  i statecznoś ci, —  wprowadzeniu  metody elementów i róż nic skoń czonych do analizy ukł adów powierzch- niowych, —  wykorzystaniu  komputerów do generowania zależ noś ci, wykonywania  obliczeń,  selekcji i  automatycznego przedstawiania  wyników. Wspomniane  uję cie  charakteryzuje  się   ogólnym, i  kompleksowym  traktowaniem pro- blemów.  Wprowadza  daleko  posunię ty  formalizm  a także dość wysoki stopień  abstrakcji. Z  tych  powodów  może  ono  okazać  się -  dydaktycznie  trudniejsze  od  uję cia  klasycznego odznaczają cego  się   wię kszą   poglą dowbś cią.  Szczególnie  wyraź nie  wystę puje  ten problem przy porównaniu klasycznego  i komputerowego przedstawienia metody sił . N a  tym tle formuł owane są   wą tpliwoś ci  odnoś nie do wprowadzania  uję cia komputero- wego  do  dydaktyki  w  ogóle.  Wyraża  się   obawę ,  że  w  uję ciu  tym  zatraci  się   gł ówny cel jakim  jest  nauczanie studenta  zrozumienia pracy  konstrukcji,  zaciemnia się   sens  fizyczny rozpatrywanych  problemów,  pozbawia  się   umieję tnoś ci  i  moż liwoś ci  wykonania  analizy, w przypadku  braku  dostę pu do komputera. Moż na te  obawy  rozumieć, ale nie należy ich przeceniać. D oś wiadczenia zagraniczne a także krajowe  ich nie  potwierdzają . Warto  przypomnieć,  że  podobnego  rodzaju  wą tpliwoś ci  wystę powały  n p.  przy  prze- chodzeniu  od  uję cia  mechaniki  budowli  bazują cego  na  analizie  geometrycznej  odkształ - conego  stanu  konstrukcji  (szkoł a  W.  Wierzbickiego)  do  uję cia  bardziej  'abstrakcyjnego opartego  na zasadzie prac wirtualnych  (szkoł a W. N owackiegq). D ziś tych wą tpliwoś ci  już nie ma. Przewidywane  niedoskonał oś ci  i  trudnoś ci  dydaktyczne  w  komputerowym  uję ciu me- chaniki  moż na  wyeliminować  drogą   odpowiedniego  postę powania  organizacyjnego  i me- todologicznego. Przede wszystkim  komputerowe  nauczanie należy  wprowadzać  selektywnie,  mają c na wzglę dzie  wcześ niejsze  przygotowanie  kadry  nauczają cej,  pomocy  dydaktycznych  oraz zapewnienie  dostę pnoś ci  do  sprzę tu  informatycznego.  W  samym  procesie  dydaktycznym stosować  metodę   etapowania.  Poprzedzać  uję cie  komputerowe,  tam  gdzie  może  to  być potrzebne,  uję ciem  klasycznym.  N ie  szczę dzić  komentarzy  i  wyjaś nień  eksponują cych fizyczną   stronę   rozważ anych  problemów.  Poglą dowość  moż na  dodatkowo  zapewnić wprowadzają c  ć wiczenia  doś wiadczalne  na  modelach,  operują c  bogatym  materiał em ilustracyjnym  w  postaci  przeź roczy,  wstawek  filmowych  itp.  nie  mówią c  o  interakcyjnej pracy  z  komputerem.  N ależy  cią gle  zwracać  uwagę   na  relacje  schemat  obliczeniowy — realny  obiekt, podkreś lając  niezbę dność wiernego  modelowania rozpatrywanej  konstrukcji schematem  zastę pczym  i podają c  sposoby  takiego  modelowania. N ota bene uję cie  kompu- terowe  stwarza  duże moż liwoś ci  w  tym zakresie.  .,• '• • '• Szczególnego  znaczenia  nabiera  dostarczenie  studentowi  metod  i  ś rodków  sprawdza- nia  i weryfikowania  wyników. Chodzi tu  zarówno  o moż liwość  eliminowania  oczywistych nonsensów, jak  i  bł ę dów bardziej  „zakonspirowanych". Zawsze  trzeba  mieć  na  wzglę dzie  fakt,  że  mechanika  konstrukcji  jest  przedmiotem uż ytkowym,  nastawionym  n a  zastosowanie  praktyczne,  ale  jednocześ nie  istotnym  ele- mentem  podstawowego  kształ cenia  inż yniera. Stan w  zakresie  wprowadzania  metod komputerowych  do nauczania mechaniki przed- KOMPUTERYZACJA  MECHANIKI  KON STRU KCJI  57? stawimy  na podstawie  analizy  ankiet uzyskanych  w roku  1978 z  18- tu placówek  dydaktycz- nych nauczają cych  mechaniki  na kierunku  „ budownictwo". Ponowne wyrywkowe  spraw- dzenie wskazuje,  że od tego  czasu  do dziś nie wiele się  zmienił o a fragmentaryczne  porów- nania  mówią ,  że  sytuacja  n a innych kierunkach  kształ cenia w  szkoł ach technicznych jest gorsza  niż na budownictwie. Wykł ady  z przedmiotów  poś wię conych  mechanice konstrukcji  prowadzone  są   w wię k- szoś ci  przypadków  w  uję ciu  klasycznym.  W trzech placówkach  (Poznań, Łódź,  Rzeszów) obok  zapisu  klasycznego  wprowadza  się   fragmentarycznie  zapis  macierzowy  oraz  ele- menty uję cia  komputerowego.  W  czterech oś rodkach  (G dań sk,, Kraków,  Warszawa,  Wro- cław)  obok fragmentarycznego  zapisu  macierzowego  w odniesieniu  do klasycznych  metod mechaniki, wprowadza  się  także metody komputerowe w ramach studiów  indywidualnych, dla  specjalizacji  „Teoria  Konstrukcji"  oraz  w  nielicznych  przypadkach  dla  innych  spe- cjalnoś ci. Ć wiczenia  audytoryjne  obejmują   prawie  wył ą cznie  obliczenia  wykonywane  rę cznie. Jedynie  w  trzech przypadkach  (G dań sk, Kraków,  Rzeszów)  czę ść  tych  ć wiczeń  przepro- wadza  się   przy  wykorzystaniu  komputera.  Wynika  to  gł ównie  z  faktu,  że  wykł adowcy mechaniki  prowadzą   tam jednocześ nie  przedmiot ETO. Ć wiczenia  projektowe  wykonywane  są   w  dość  znacznym  stopniu  przy  wykorzystaniu techniki  komputerowej.  Proces ten  przebiega  dobrze w  tych  oś rodkach,  które  dysponują programami dydaktycznymi  na EM C oraz mają   moż liwoś ci  dostę pu  do maszyn  (G dań sk, Kraków, Wrocł aw). Prawie wszystkie prace  dyplomowe  zwią zane  z  mechaniką   konstrukcji  wykonywane  są przy wykorzystaniu  komputerów.  Czę ść prac dotyczy  zastosowań  metod komputerowych, czę ść  opracowania programów.  Tej  tematyce poś wię ca  się   także niektóre seminaria przed- dyplomowe. Wię kszość  oś rodków  wskazuje  na braki  w  sprzę cie informatycznym,  szczególnie  w  za- kresie  urzą dzeń  do  przygotowania  danych  oraz  n a  trudnoś ci  w  swobodnym  dostę pie  do komputera.  W  stosunkowo  niezł ej  sytuacji  pod  tym  wzglę dem  są :  Biał ystok,  G dań sk, Opole, Rzeszów,  Warszawa,  Wrocł aw.  / • . . '- Prawie  wszystkie  oś rodki  sygnalizują   braki  w  zakresie  pomocy  dydaktycznych  pre- zentują cych  problemy  mechaniki konstrukcji  w uję ciu  komputerowym. W  siedmiu  oś rod- kach  (G dań sk,  G liwice,  Kraków,  Poznań,  Rzeszów,  Warszawa,  Wrocł aw),  prowadzone są   prace  nad  skryptami  i  zbiorami  zadań  a  także  nad  programami  dydaktycznymi  na EMC. N iektóre  z  tych  prac  został y  już  zakoń czone.  W  grupie  programów  dogodnych  do zastosowania  w dydyktyce  moż na wymienić przykł adowo: —  system  STRANS- 71  [13], —  programy  dydaktyczne  Politechniki Krakowskiej  przedstawione  na drugiej  konferencji komputerowej  (G dań sk 1979),  [50, 51,  52], —  opracowanie J. Weselego z Politechniki Ś lą skiej  J53, 54], —  program S. J. Fenvesa do analizy ukł adów prę towych metodą  sił  zaadoptowany w Poli- technice Warszawskiej,  n a OD RĘ   1300, [55], —  opracowany  w Politechnice G dań skiej program KRET [56] do  analizy  ukł adów prę to- •   wych metodą  przemieszczeń, 5*  •   .  ' 578  O.  RAKOWSKI —  p r o gr a m  M I N I F E M   opracowan y  przez  R.  Taylora  zaadoptowan y  w  Politechnice Warszawskiej  n a  R I AD - a  32. N ieco  in n y  ch arakt er  niż  dotą d  wym ienione  mają   opracowan ia  [57,  58,  59].  Angaż ują on e  aktywn ie  studen ta  w  proces  obliczenia  czy  budowan ia  wł asnego  program u,  nie  ogra- niczają c  jego  roli  do  przygotowan ia  dan ych  i  interpretacji  wyników.  T ak  wię c  program [57] skł ada się   z po d pro gram ó w realizują cych  szeroką   klasę  operacji  macierzowych. Student m oże  zbudować  z  nich  wł asn y  program  umoż liwiają cy  realizację   typowych  macierzowych algorytm ów  an alizy  kon strukcji.  Wykorzystują c  program  [58]  studen t  może  w  systemie kon wersacyjn ym  rozwią zać  szereg  podstawowych  zadań  z  an alizy  konstrukcji'  prę towych. P odobn y  ch arakt er  m a  opracowan ie  [59]. Z  podrę czn ików  i  skryptów,  p o za  ju ż  wspom n ian ym i  [43,  44,  45]  m oż na  wymienić dodat kowo  [60,  61,  62].  Skrypt  [60]  podaje  m etodę   sił   i  przemieszczeń  w  zapisie  macie- rzowym  o raz  dwie  m et o d y  kom puterowe  M M P ,  M E S.  P ozycja  [61]  poś wię cona  jest m acierzowym  m et o d o m  sił   i  przemieszczeń,  n atom iast  [62]  traktuje  wył ą cznie  o  MES w  zakresie  potrzebn ym  dla  wyż szych  szkół   technicznych.  P od  kon iec  1983  r.  ukaże  się obszern e  wieloautorskie  opracowan ie  ksią ż kowe  pt .  „ M ech an ika  budowli  —  uję cie  kom- p u t er o we". M im o  t o  p o st ę p  w  unowocześ nieniu  n auczan ia  m ech an iki  kon strukcji  należy  uznać ja ko  bardzo  ogran iczon y  i fregmentaryczny.  N ie odpowiada  on  an i potrzebom an i  w wielu przypadkach  stają cym  d o  dyspozycji  ś r o d ko m .i  m oż liwoś ciom.  Tym czasem  klasyczne m etody  m ech an iki  tracą   coraz  wyraź niej  skuteczność  w  rozwią zywaniu  współ czesnych problem ów  tech n iczn ych .  Sprawa  daleko  idą cych  zm ian  w  n auczan iu  m ech an iki,  w  kie- ru n ku  szerokiego  uwzglę dn ien ia  m et o d kom puterowych  n abiera  podstawowego  znaczenia. 3.1.  Metody komputerowe w zastosowaniach  inż ynierskich.  P rojektowan ie  kon strukcji,  przy- gotowan ie  techn ologii  i  produkcji  są   w  duż ej  mierze  procesam i  przetwarzan ia  informacji i podejm owan ia  decyzji.  Stwarzają c  przez  t o  szczególnie  dogodn e  warun ki  komputeryzacji. M im o  to  o ko ł o  33% pracy  kom puterów  przezn acza  się   n a  obliczenia  n aukowe  i  inż ynier- skie z  czego  m n iej niż p o ł o wa przypada n a prace  projektowe. Wprowadzen ie  mefod  kom puterowych  do  praktyki  inż ynierskiej  uwarun kowan e  jest w  decydują cy  sposób  o d  zespoł u  czynników  zwanych  syntetycznie  „ zapotrzebowan iem ". Z wią zana  o n a  jest  zwykle  z  istn ien iem  problem ów  n ie  dają cych  się   rozwią zać  metodami tradycyjn ym i,  z  potrzebą   uzyskiwan ia  rozwią zań  doskon alszych,  z  koniecznoś cią   oszczę - dzan ia  czasu,  ś rodków  i  m ateriał ów.  Powyż sze  wynika  z  ogólniejszej  sytuacji  powią zanej z  ist n ien iem  n owoczesn ej  stoją cej  n a  wysokim  poziom ie,  dobrze  zorganizowanej  dział al- n oś ci  gospodarczej  i  tech n iczn ej. Spoś ród  szerokiego  obszaru  zastosowań ,  przedm iotem n aszego  zain teresowan ia  są   te, w  kt ó rych  wystę puje  m ech an ika  kon strukcji  czyli  projektowan ie.  M etody  komputerowe •  stwarzają   t u  n owe  moż liwoś ci  n ie osią galne  przy  stosowan iu  m etod i techn ik  tradycyjnych. P olegają   on e  n a  stosowan iu  doskon alszych,  bardziej  realistycznych  m odeli  oblicze- n iowych  d la  projektowych  obiektów,  odn oś n ie  do  wszystkich  param etrów  geometrii, fizyki,  obcią ż en ia  i  warun ków  podparcia. P rzyję ty  m odel  obliczeniowy  jest  przedm iotem  analizy  okreś lają cej  stan  obiektu  przy u st alo n yc h  p a r a m et r a c h  m odelu,  bą dź  przedm iotem  syntezy,  w  procesie  której  nastę puje p o d st awian ie  wartoś ci  dla  param et ró w  charakteryzują cych  m odel.  Jeż eli  okreś lone  jest KOMPUTERYZACJA  MECHANIKI  KON STRUKCJI  579 przy  tym jakieś  kryterium, i  dą ży  się   do znalezienia  wartos'ci  tych  parametrów  w  sposób zapewniają cy  ekstremalne  osią gnię cie  kryterium,  wtedy  synteza  staje  się   optymalizacją . Mówimy  wówczas  o  projektowaniu  optymalnym.  Obecnie jedynymi  efektywnymi  meto- dami  analizy  i  syntezy  konstrukcji  są   metody  i  techniki komputerowe. Dotychczasowe  dość  liczne  zastosowania  praktyczne  metod  komputerowych  w  kraju dotyczą   analizy.  W pierwszym  etapie opierał y się  one na stosunkowo  prostych programach obliczeniowych  np. w  przypadku  konstrukcji  budowlanych, programu  WD- 21 (Wrocł aw), PROBUS  (G liwice),  BRD A  (Bydgoszcz).  N astę pnie  weszł y  do  uż ycia  systemy  bardziej rozbudowane:  KOS  (ETOB- Warszawa),  STRAIN S  (PW- Warszawa),  TAP P  (BISTYP- Warszawa)  [34]. W  latach  siedemdziesią tych  zainstalowano  w  kraju  kilka  duż ych  systemów  zagranicz- nych:  STRU D L  (ZOWAR- Warszawa),  SESAM69  (CTO- G dań sk),  ASKA,  SAPIV, TOPAS  (PIMAB,  BU MAR- Warszawa),  N OSTRAN   (Inst.  Lot.- Warszawa).  Wszystkie wymienione  systemy  sł użą   do  analizy  dowolnych  konstrukcji  w  zakresie  statyki  liniowej za  pomocą   MES  i  czę ś ciowo  dynamiki.  Wykorzystywane  są   gł ównie  w  biurach  kon- strukcyjnych  przemysł u  maszynowego.  Bliż szą   charakterystykę   i  analizę   porównawczą systemów  podaje  opracowanie  [63].  Tutaj  ograniczymy  się   do  stwierdzenia,  że  moż na za'ich pomocą  uzyskiwać  stosunkowo  dobre wyniki  dla  duż ych ukł adów  konstrukcyjnych np.  SESAM:  800  superelementów,  300  stanów  obcią ż eń,  przemieszczenia  i  naprę ż enia w  dowolnej  liczbie  przekrojów  w  postaci  graficznej  lub  liczbowej. Przykł ady  krajowych  zastosowań  w  zakresie  syntezy  są   nieliczne.  Ś wiadczy  o  tym także  liczba  programów  przeznaczonych  do  tych  celów.  M oż na  tu  wymienić  konwersa- cyjny  system  Ż ELBET  (BISTYP- Warszawa),  sł uż ą cy  do  wymiarowania  przekrojów  spo- sobem prób i bł ę dów przy  wykorzystaniu  monitora ekranowego.  O wiele bardziej  zaawan- sowany  jest  system  analizy  ram ż elbetowych  (PROCH EM- Warszawa)  [64], który  umoż li- wia  automatyczne projektowanie  konstrukcji  o ustalonym schemacie i dł ugoś ciach prę tów, z warunkiem minimum cię ż aru lub kosztów. Podobną  rolę , ale w odniesieniu do. konstrukcji metalowych  speł nia wspomniany  wcześ niej  system  WD KM   [41]. Rozwinię ciem  syntezy,  jest  automatyczne  projektowanie,  w  którym  wyifriary  kon- strukcji  uzyskane  przy  wykorzystaniu  metod optymalizacji  czy  też  konwersacji  z kompu- terem,  są   wynikami  poś rednimi  dla  ostatecznych  rezultatów  w  postaci  rysunków  robo- czych, zestawień  materiał owych, kosztorysów  itp. dokumentów technicznych. Ten kierunek rozwijany  jest  w  BISTYP- ie pod  kierunkiem  J.  Szymczyka.  Opracowano  tam  i  wdroż ono dwa  systemy  automatycznego  projektowania  ASTROF   i  PASTOR.  Pierwszy  sł uży  do projektowania  hal ż elbetowych,  drugi  natomiast hal stalowych.  Oba systemy  był y  kilkuset- krotnie  stosowane,  dają   w  efekcie  każ dorazowo  gotowy  projekt  budowlany  obiektu. Zbliż ony  do  wyż ej  wymienionych  jest  system  OPT (MOSTOSTAL- Warszawa).  Prze- znaczony jest  do  katalogowego  projektowania  stalowych  hal  przemysł owych.  W  wyniku dział ania systemu  otrzymuje  się   optymalne zestawienie  skatalogowanych  elementów  typo- wych  cał ej  konstrukcji  wraz  z  rysunkami. Jak  wynika  z  tego  dość  fragmentarycznego  opisu,  zastosowanie  metod  komputero- wych w projektowaniu  inż ynierskim jest  w kraju  wyraź nie  zauważ alne.  Przyczynił o się   do tego  w  znacznym  stopniu  wyposaż enie  wię kszoś ci  biur  projektowych  w  importowane minikomputery typu  PD P, N OVA,  WAN G , VARIAN   i krajowe  MERA  400. W  pojedyn- 580  G .  RAKOWSKI czych przypadkach sprowadzono informatyczne urzą dzenia graficznego wprowadzania i wy- prowadzania informacji.  Tego rodzaju  sprzę t okazał  się  w praktyce projektowej  szczególnie przydatny.  Istotną   rolę   integrują cą,  programują cą   i  szkoleniową ,  odegrał y  takie przodu- ją ce  oś rodki  jak  BISTYP  w  resorcie  budownictwa,  BOPZI w  Przemysł owym Instytucie Maszyn  Budowlanych  resortu  maszynowego,  czy  CTO w  przemyś le  okrę towym. Obecna sytuacja  gospodarcza  kraju  oraz uwarunkowania  zewnę trzne utrudniają   dalszy rozwój  a nawet utrzymanie obecnego stanu komputeryzacji  prac inż ynierskich.  Zagroż ony jest importowany sprzę t z powodu braku czę ś ci zamiennych i serwisu. N iekorzystny wpływ m a  także  zmniejszenie  tempa  i  rozmiaru  produkcji.  N iektóre  biura  projektów  resortu budownictwa  zmniejszył y  w okresie ostatnich dwóch  lat  intensywność  uż ywania  kompute- rów  nawet  trzykrotnie. N ależy  mieć nadzieję , że jest to sytuacja  przejś ciowa. 4.  Uwagi  koń cowe  i  wnioski Stan  w  zakresie  komputeryzacji  mechaniki  konstrukcji  w  kraju  jest  zróż nicowany w poszczególnych  dział ach jej  uprawiania. W badaniach uczyniono znaczny postę p, w dydaktyce jest^on niedostateczny, natomiast w  zastosowaniach  inż ynierskich  zauważ alny,  mimo  że  ograniczony  do  niektórych  prze- mysł ów  i jednostek  organizacyjnych. Z  powyż szej  oceny  zapewne  subiektywnej  ale  nie  odbiegają cej  zbyt  od  rzeczywistej, wynikają   nastę pują ce  wnioski.  W  odniesieniu do dział alnoś ci naukowej: —  utrzymać  dotychczasowe  przedsię wzię cia  sł uż ą ce  rozwojowi  metod  komputerowych (konferencje, wydawnictwa, kursy, staż e), —  nasilić  badania  w  aktualnych  obszarach  tematycznych  (nieliniowoś ć,  optymalizacja, dynamika, statecznoś ć, matematyczne podstawy  numeryki), —  podją ć  tematy  sł abo rozwijane  (grafika  komputerowa, wielkie systemy i modelowanie matematyczne,  kompozyty,  pola  sprzę ż one,  współ dział anie  konstrukcja- otoczenie, metody komputerowe w  doś wiadczalnictwie), —  zwię kszyć prace sł uż ą ce przenoszeniu osią gnięć  badawczych  do zastosowań  (poradniki, instrukcje,  programy, podrę czniki). W  odniesieniu  do  dydaktyki: —  uś wiadomić  gronu  nauczają cemu  mechaniki  konstrukcji  istnieją cy  stan  zacofania  we wprowadzaniu metod komputerowych i konsekwencje  stą d wynikają ce  dla nowoczesne- go  kształ cenia  inż yniera, —  powrócić do ideii konferencji  metodycznych organizowanych  w poł owie lat siedemdzie- sią tych, —  zadbać  o  pomoce dydaktyczne,-  prezentują ce  materiał  w uję ciu  komputerowym, W  odniesieniu  do zastosowań  inż ynierskich: —  stosować  bardziej  realistyczne  modele projektowanych  obiektów, —  rozwijać  systemy  automatycznego  projektowania. KOMPUTERYZACJA  MECHANIKI  KON STRU KCJI  581 Na  zakoń czenie  kilka  zdań  z  dziedziny  futurologii Ostatnio w  ś wiecie  (U SA, Japonia) pojawił a  się   druga już  generacja  tzw.  superkompu- terów  (BCP, CYBER  205,  CRAY- 1)  [65]. Maszyny  te  mają   niezwykł ą   szybkość  oblicze- niową ,  100  M F LOPS (1 MF LOPS oznacza  milion  operacji  arytmetycznych  na  sekundę ). Krajowy  komputer ś redniej  mocy ma 0,24  MF LOPS.  Dysponują   ogromnymi pamię ciami operacyjnymi  (4 M  sł ów 64 bit). N asze komputery 0,256 M  sł ów 8 bit. Mają   duże i b'ardzo szybko  dostę pne  pamię ci  zewnę trzne  (poj.  600  Mb, szybkość  transmisji  800  M   bit/ sek). Krajowy  komputer ma odpowiednio 0,2 -   100 M b i 0,08  -  0,2  M  bit/ sek.  Superkomputery rozwią zują   problemy,  w których  są   miliony punktów wę zł owych  siatki  a w  każ dym  nawet do  30e  zmiennych  w  czasie  wartoś ci  do  wyznaczenia.  Tego  rodzaju  problemy  wystę pują np.  w fizyce  ją dra  i  plazmy,  sejsmologii,  meteorologii,  symulacji  cyfrowej  pól  cią gł ych, tomografii  komputerowej,  modelowaniu  organów  ludzkich  i  zwierzę cych.  Wyniki  otrzy- muje  się   w postaci  obrazu, bardzo  czę sto  ruchomego  (film). Superkomputerów jest  na razie niewiele, mniej niż 50 sztuk  i są   bardzo  drogie  (10- 15 mil.  dolarów). Ale  przecież  nie  cał e 40  lat temu pierwszy  komputer też kosztował   10 mil. dolarów  i  zajmował   wielką   halę .  Dziś jego  ówczesne  moż liwoś ci  ma  ś redniej  klasy  kie- szonkowy  kalkulator  za kilkadziesią t  dolarów.  A  wię c? Literatura  cytowana  w  tekś cie 1.  Z . WASZĆ ZYSZYN,  Metody  obliczania i technika obliczeniowa w  teorii konstrukcji  inż ynierskich,  I I  Kon- gres  N auki  Polskiej,  Ogólna  teoria  konstrukcji,  P olit.  Krakowska,  Kraków  (1973). 2.  Z .  LEŚ N IAK,  G .  RAKOWSKI,  Kierunki  rozwoju i  problemy  mechaniki  komputerowej  w  Polsce,  Arch. Inż.  Lą d.,  3,  20  (1974). 3.  S. J.  F EN VES,  Scenario for  a  T hird  Computer  Revolution  in  Structural  Engineering, Jour.  of.  Struct. D iv.  ST1, 97  (1971). 4.  S.  D OBROCIŃ SKI, J.  SZMELTER,  Program rozwijają cy równanie metody  elementów  skoń czonych,  Biulet. WAT,  6,  20  (1971). 5.  J.  SZMELTER,  M.  WIECZOREK,  W ykresy  warstwicowe funkcji  F(x,  y)  wykonane na  maszynie  cyfrowej, Biulet.  WAT,  5,  20  (1971). 6.  J.  SZMELTER  i  inni,  Programy  metody  elementów  skoń czonych,  Arkady,  Warszawa,  (1973). 7.  J.  KRU SZEWSKI,  Metoda  sztywnych  elementów skoń czonych  w  zastosowaniu  do obliczeń  czę stoś ci drgań wł asnych  zł oż onych ukł adów liniowych,  Zesz.  N auk.  P.  G d.,  M ech.  XI I  (1971). 8.  G .  RAKOWSKI,  Zastosowanie  macierzy  do  analizy statycznej  i  dynamicznej prę tów  prostych,  Arkady, Warszawa,  (1968). 9.  O.  M ATEIA,  Problemy  statyki  i  dynamiki  pł yt  pierś cieniowych oraz  powł ok  obrotowych,  Z esz.  N au k. WSI  Opole  4  (1972). 10.  J.  PIETRZAK,  K.  WRZESN IOWSKI,  Zastosowanie  rachunku  macierzowego  w  zagadnieniach  mechaniki budowli, P WN , Warszawa—Poznań  1970. 11.  A.  F .  SMIRN OW,  Obliczanie  konstrukcji  za pomocą  maszyn  cyfrowych,  tł um .  z ros.  Arkady,  Warszawa 1970. 12.  O. C.  ZIEN KIEWICZ,  Metoda  elementów  skoń czonych,  tł um.  z  ang.,  Arkady,  Warszawa  1972. 13.  Z .  BZYMEK,  R .  KAM IŃ SKI,  Ję zyk problemowy ST RAIN S- 71,  P race  nad  automatyzacją   projektowania konstrukcji  inż ynierskich,  n r  1,  I D iM ,  PW  Warszawa  (1972). 14.  T rends in  computerized  structural  analysis  and synthesis,  C om puter  and  Structures  1/ 2,  10  (1974). 15.  Advances and  trends  in  structural  and solid mechanics,  C om p.  Struct.  1/4  16  (1983). 16.  Finite Elements  Computer Programs, Linkoping I n stitutte  of  Technology, S- 58183  Lin kopin g Sweden. 582  G .  RAKOWŚ KI 17.  Z.  KA.CZ KOWSKI,  T he method of finite  space- time  elements in dynamics of structures,  J. of. Tech. Phys, 1,  16  (1975). 18.  J .  KRU SZ EWSKI  i  inni,  Metoda  sztywnych  elementów  skoń czonych, Arkady,  Warszawa 1975. 19.  J .  SZMELTER, K.  DEMS i  inni,  System  wielostopniowej syntezy  struktury, I M  Konf.  M etody Kompute- rowe  w  M echanice  Konstrukcji, Tom I I , Opole 1977. '  20.  W.  G AWR OŃ SKI,  S. G RABOWSKI,  J.  KRU SZEWSKI, Koncepcja sztywnoodksztalcalnego elementu  skoń czo- nego,  I I I Konf.  M et. Korap.  w  M ech.  Konstr., Tom I ,  Opole 1977. 21.  T .  LI SZ KA,  J.  OR K I SZ ,  Zmodyfikowana  metoda  róż nic  skoń czonych przy  nieregularnej  siatce  wę zł ów w  problemach  mechaniki, XVIII  Konf.  M ech.  Ciał a  Stał ego,  Wisł a—Jawornik  1976. 22.  T .  LI SZ KA,  J.  OR KI SZ , N owe koncepcje i rozwią zania metody róż nic skoń czonych,  III  Konf. M et.  Komp. w  M ech.  Kon str., Tom I I , Opole 1977. 23.  C z.  WOŹ N I AK,  Dyskretyzacja fizyczna  a dyskretyzacja numeryczna w mechanice,  I I I  Konf.  M et.  Komp. w  M ech.  Kon str., Tom I I I , Opole 1977.  I 24.  M . KLEIBER, N umeryczne aspekty analizy ciał  i konstrukcji sprę ż ysto- plastycznych,  III  Konf. M et.  Komp. w  M ech.  Kon str., Opole 1977. 25.  A.  BORKOWSKI,  Programowanie  matematyczne  w analizie i  optymalizacji  konstrukcji,  III Konf.  Met. K om p.  w  M ech.  Kon str., Tom I H , Opole 1977 26.  A.  G AWEC KI  i  inni,  Optymalizacja  inż ynierska rani  sprę ż ystych o  zmiennych przekrojach,  I I I  Konf. M et.  K om p.  w  M ech.  Kon str. Tom I , Opole 1977. 27.  Z .  LEŚ N IAK,  Optymlizacja  systemów  metodą  dekompozycji, I I I  Konf.  M et. Kom p.  w  M ech. Konstr., Tom  I I , Opole 1977. 28.  J.  OBRĘ BSKI,  Uogólniony algorytm numeryczny do analizy konstrukcji prę towych,  III  Konf.  M et. Kom pt w  M ech.  Kon str., Tom I I , Opole 1977. 29.  M . KWAP I SZ ,  Metody  dyskretyzacji  i iteracji jako podstawowe metody obliczeń numerycznych,  IV Konf. M et.  K om p.  w  M ech.  Konstr., Koszalin 1979. 30.  J.  O R K I SZ ,  Komputeryzacja  metody  róż nic  skoń czonych, IV  Konf.  M et. Kom p.  w  M ech.  Konstr., Koszalin 1979. 31.  P .  WI L D E ,  Metody numeryczne w problemach geotechnicznych, W  Konf'.  M et.  Kom p. w M ech. Konstr., Koszalin 1979. 32.  W.  KASP R Z AK,  B.  LYSIK,  Projektowanie eksperymentu i  przetwarzanie jego  wyników, IV Konf.  Met. K o m p .  w  M ech.  Kon str., Koszalin 1979. 33.  W.  OSTACH OWICZ,  Zastosowanie  metody  elementów  skoń czonych do analizy statecznoś ci  dynamicznej prę tów  i  pł yt  cienkich, IV  Konf.  M et.  Kom p.  w  Mech.  Konstr.  Koszalin 1979. 34.  M .  ROBAKIEWICZ , J .  SZYMCZYK,  Zasady i organizacja systemów automatyzacji projektowania, IV Konf. •  M et.  K o m p .  w  M ech.  Konstr., Koszalin 1979. 35.  J.  SZMELTER i  inni,  System  W AT - KMprogramu  analizy konstrukcji, IV Konf.  M et. Kom p.  w  Mech. K on str.,  Koszalin 1979. 36.  K.  D E M S, Z .  M R Ó Z ,  Metody  wariacyjne w problemach  optymalizacji syntezy  i  identyfikacji  konstrukcji, V  Konf.  M et. K om p.  w  M ech.  Konstr.,  Wrocł aw  1981. 37.  K.  D R Z E WI Ń SK I, i  inni,  Minikomputerowe  wspomaganie  badań doś wiadczalnych  z mechaniki, V  Konf. M et.  K om p.  w  M ech.  Konstr., Wrocł aw  1981. 38.  G .  R AKOWSKI ,  Bł ę dy i kontrola wyników w obliczeniach komputerowych, V Konf.  M et.  Kom p. w Mech, K on str.,  Wrocł aw  1981. 39.  G .  SZ EF ER , Zasady  wariacyjne w metodach komputerowych mechaniki,  V Konf.  M et. Kom p.  w Mech. K on str.,  Wrocł aw  1981.  * 40.  Z . Waszczyszyn,  Stosowanie  MES w analizie statecznoś ci  konstrukcji, V Konf.  M et. Kom p.  w Mech. K on str.,  Wrocł aw  1981. 41.  J.  OBRĘ BSKI,  J.  RĄ CZKA,  System  W DKM  i  jego  aktualne  moż liwoś ci  obliczeniowe,  V  Konf.  Met. K o m p .  w  M ech.  Kon str., Wrocł aw  1981. 42.  M .  KLE I BE R ,  A.  K O N I G , A.  SAWCZU K,  Studies  on plastic  structures:  stability  anisotropie,  hardening, cyclic  loads.,  C om puter  M ethods  in Applied  Mechanics and Engineering 1/ 3, 33 (1982). 43.  J .  SZM ELTER  i  inni,  Metoda  elementów,  skoń czonych  w statyce  konstrukcji, Arkady,  Warszawa 1979. KOMPUTERYZACJA  MECHANIKI  KON STRU KCJI  .  583 44.  J.  PIETRZAK,  G .  RAKOWSKI,  K.  WRZEŚ N IOWSKI,  Macierzowa  analiza konstrukcji,  P WN , Warszawa— Poznań  1979. 45.  J.  SZMELTER,  Metody  komputerowe  w  mechanice, PWN , Warszawa  1980. 46.  W.  G U TKOWSKI  i  inni,  Obliczenia  statyczne  przekryć  strukturalnych,  Arkady,  Warszawa  1980. 47.  Cz.  WOŹ N IAK,  M .  KLEIBER,  N ieliniowa  mechanika  konstrukcji,  P WN ,  Warszawa—P ozn ań  1982. 48.  D .  ROG U LA,  Obliczanie  duż ych  ukł adów konstrukcyjynch  na  EMC,  AI L  3,  XX  (19.74). 49.  G .  RAKOWSKI,  Metody  komputerowe  w  nauczaniu,  D ydaktyka  Szkoł y  Wyż szej,  3,  31,  (1975). 50.  B.  OLSZOWSKI,  Obliczanie  ram  metodą   sil—program  dydaktyczny,  I I  Konf.  M et.  K o m p .  w  M ech. Konstr.,  G dań sk  1975. 51.  M.  RADWAŃ SKA,  A.  D U BOWICKA,  Obliczanie sprę ż ystych  pł yt  koł owych  i  pierś cieniowych—program dydaktyczny,  II  Konf.  M et.  Kom p.  w  Mech.  Kon str., G dań sk  1975. 52.  J.  ORKISZ ,  St.  Ś WISZCZOWSKI,  Programy  dydaktyczne  zastosowania  ET O  w  nauczaniu  mechaniki budowli i przedmiotów  pokrewnych,  II Konf.  M et. K om p.  w  M ech.  Kon str., G dań sk, 1975. 53.  J.  WESELI,  Metody  i  programy  do  obliczeń konstrukcji  inż ynierskich, cz.  I .  G liwice  1975. 54.  J.  WESELI,  MES,  Programy  do  obliczania konstrukcji  inż ynierskich, cz.  I I , G liwice  1978 55.  S. J:  FEN VES, Program do analizy statycznej pł askich konstrukcji prę towych metodą  sit, przekł ad.  I M K I , Warszawa,  1975. 56.  C z. BRAN ICKI,  I.  KREJA,  Analiza statyczna dowolnych pł askich ukł adów prę towych,  Wyd.  P .  G d. N r 7, G dań sk  1980. 57.  C z.  BRAN ICKI,  Program interpretują cy  symbolikę   macierzową   PRISM,  1KB,  G dań sk  1979. 58.  J.  G LABISZ,  M .  H ERM AN OWICZ,  S.  Ż U KOWSKI,  Diana system  dialogowej analizy konstrukcji  prę towych, V  Konf.  M et.  K om p.  w  M ech.  Konstr., Wrocł aw  1981. 59.  Z b.  R EI P ER T,  Ć wiczenia projektowe  z  mechaniki  budowli z  zastosowaniem  minikomputera  MERA  400, WPW,  Warszawa  1982.  .  i 60.  G .  RAKOWSKI,  Komputerowa  mechanika konstrukcji,  WPW,  Warszawa  1977. 61.  C z.  BRAN ICKI,  M .  WI Z M U R ,  Metody  macierzowe  w  mechanice budowli  i  dynamika  budowli,  P .  G d . G dań sk  1980. 62.  A.  JAWORSKI,  Metoda  elementów  skoń czonych, w  wytrzymał oś ci  konstrukcji,  WP W,  Warszawa  1981. 63.  Porównanie uruchomionych w  PIMB  zagranicznych  systemów  MES,  P IM AB- BOP 21,  R apo rt  10/ 80, Warszawa  1980. 64.  R.  BITN ER, A.  G OLKA,  Z .  JASZCZOFT,  Projektowanie konstrukcji  budynków  halowych i wielokondygna- cyjnych z  zastosowaniem  maszyn  cyfrowych,  B1B29,  Arkady,  Warszawa  1973. 65.  E.  KOZD ROWICKI,  D .  TH E I S,  Second generation of  vector  supercomputers,  Computer  12,  13,  (1980). Praca  został a  zł oż ona w  Redakcji  dnia W   lutego  1983 roku.