Использование программы ПК ЛИРА САПР на уроках технической механики для студентов СПО (строительство)

Ефремова Ольга Анатольевна
ГБПОУ «Южно-Уральский государственный технический колледж»

Аннотация
Современное образование в сфере строительства предъявляет высокие требования к качеству подготовки специалистов среднего звена. Одним из таких эффективных инструментов является программное обеспечение ПК ЛИРА САПР, которое позволяет студентам осваивать методы расчета строительных конструкций, моделирования напряженно-деформированного состояния элементов зданий и сооружений, анализа устойчивости и прочности конструкций. Настоящая статья рассматривает возможности и преимущества применения ПК ЛИРА САПР на занятиях по технической механике для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования (СПО).

Для успешного освоения профессии техника-строителя крайне важно уметь грамотно рассчитывать строительные конструкции, определять их прочность и долговечность. Традиционные методы ручного расчета постепенно уступают место автоматизированному решению задач с помощью специализированных программных комплексов. ПК ЛИРА САПР представляет собой универсальное средство, позволяющее моделировать и анализировать разнообразные типы конструкций, применяя метод конечных элементов. Использование данной программы на занятиях технического цикла способствует развитию практических навыков, углублению знаний теории и адаптации учащихся к современным условиям производства [6, с.25, 7, с.18].

Программный комплекс ЛИРА САПР обладает широкими возможностями для расчетов и проектирования строительных конструкций различного типа. Среди основных функций и возможностей системы можно выделить:
- Простота интерфейса и удобство работы. Интерфейс программы интуитивно понятен и удобен для начинающих пользователей. Возможность пошагового ввода исходных данных и наглядного отображения результатов расчёта облегчает понимание процессов расчета и анализа конструкций. Студентам предоставляется удобный доступ ко всей необходимой документации и справочным материалам внутри самой программы.
- Моделирование конструкций. Программа позволяет создавать трехмерные модели конструкций, включая элементы здания и сооружения различной формы и размеров. Студенты имеют возможность визуализировать объект, изучать его геометрические характеристики и проводить предварительный анализ структуры конструкции. Также позволяет строить трёхмерные модели практически любых объектов — от простых ферм и балок до сложных пространственных каркасов и панельных домов. [2, 75, с.34].
- Расчет нагрузок и воздействий. ЛИРА САПР обеспечивает автоматический расчет всех видов нагрузок и воздействий на конструкцию, таких как ветровая нагрузка, снеговые нагрузки, собственный вес материала и динамические воздействия. Это значительно упрощает работу студента над проектом и повышает точность результатов расчета. Все вычисления выполняются автоматически с учётом действующих стандартов и норм проектирования. [3, с.25, 4, с.67].
- Анализ напряженно-деформированного состояния. Программа рассчитывает напряжения и деформации элементов конструкции, выявляет критические зоны и точки перегрузки. Эти данные позволяют студенту определить прочность и устойчивость конструкции, оценить необходимость усиления отдельных участков. [1, с.18, 8, с.15].
- Графическое представление результатов Расчеты сопровождаются графическим представлением напряжённо-деформированного состояния конструкции, облегчая восприятие полученных данных. Наглядное отображение уровней напряжений и деформаций помогает быстро выявить проблемные участки и принять соответствующие меры.
- Оптимизация проекта. Используя встроенные инструменты оптимизации, студенты могут изменять размеры сечения элементов, подбирать оптимальные материалы и конструкции, добиваясь минимальных затрат ресурсов при сохранении необходимых прочностных характеристик.

Применение ПК ЛИРА САПР на практических занятиях. Использование программного комплекса ЛИРА САПР на учебных занятиях позволяет студентам приобрести практические навыки решения инженерных задач, развивает творческое мышление и способность самостоятельно анализировать полученные результаты.

Примеры возможных заданий включают:
- Создание трехмерной модели заданной конструкции и проведение предварительного анализа геометрии.
- Определение усилий и деформаций в элементах конструкции при воздействии различных типов нагрузок.
- Оценка устойчивости и надежности конструкции с использованием метода конечных элементов.
- Подбор оптимального сечения балок и колонн с целью минимизации расхода материалов.

Как внедрить ПК ЛИРА САПР в учебный процесс? Эффективное включение программы в учебный процесс возможно благодаря следующим рекомендациям:
- Регулярное выполнение лабораторных работ, направленных на закрепление изученных методик расчета.
- Постепенное усложнение заданий от простого расчета однопролетных балок до пространственного анализа каркасов зданий.
- Совместное обсуждение выполненных расчетов преподавателем и учащимися с последующим выводом рекомендаций по улучшению конструкций.

Пример практического задания: разработать проект простой металлической рамы гаража с проведением расчётов прогибов и усилий в раме при действии внешней нагрузки.

Практическое освоение ПК ЛИРА САПР способствует формированию профессиональной компетенции студентов, готовит их к самостоятельной проектной деятельности и будущей инженерной практике.

Применение программного комплекса ЛИРА САПР на занятиях по технической механике существенно расширяет возможности образовательного процесса, делая обучение студентов актуальным и приближенным к реальной производственной среде. Программа становится мощным инструментом формирования компетенций будущего инженера-строителя, помогающим освоить современные методы проектирования и расчета строительных конструкций.

Внедрение ПК ЛИРА САПР в учебную программу курсов технической механики в учреждениях СПО даёт значительный эффект повышения уровня подготовки выпускников. Программа служит отличным инструментом для отработки навыков проектировщика и специалиста-конструктора, позволяет студентам быстрее адаптироваться к производственным реалиям и стать востребованными специалистами на современном рынке труда.

Список литературы
1.Бурмистров Д.В., Кузнецов Ф.Т. Оптимизация железобетонных каркасов зданий с использованием ПО ЛИРА-САПР // Молодежный научный форум. 2022. № 1. С. 18-24.
2.Гончаров О.В., Иванов Д.С. Практикум по расчету железобетонных конструкций с применением ПК ЛИРА-САПР // Учеб.-методич. пособие. Москва: Изд-во АСВ, 2017. 148 с.
3.Евдокимов Т.Е., Зайцев А.Б. Методология оценки динамики нагруженности строительных конструкций средствами ПК ЛИРА-САПР // Инженерно-строительный журнал. 2020. № 3. С. 25-32.
4.Карпов К.Ю., Сергеев Р.К. Особенности применения ПК ЛИРА-САПР при расчете несущих конструкций высотных зданий // Архитектура и строительство Москвы. 2019. № 4. С. 67-74.
5.Линьков Я.Г., Морозова Е.П. Основы расчета металлических конструкций с использованием программы ЛИРА-САПР // Строительные материалы и изделия. 2018. № 2. С. 34-40.
6.Максимов А.В., Паршин В.А. Современное проектирование строительных конструкций: новые подходы и методики // Стройиндустрия. 2018. № 3. С. 25-31.
7.Михайлов С.А., Ерёмин А.Н. Развитие компетентности студентов строительных специальностей через применение современного программного обеспечения // Среднее профессиональное образование. 2019. № 5. С. 18-23.
8.Смирнова Н.Л., Чижевский В.Ф. Методы расчета деформируемых бетонных плит в программе ЛИРА-САПР // Научно-технический вестник Поволжья. 2021. № 5. С. 15-21.