+7 (499) 706-88-10 stadyo@stadyo.ru 125040, Москва, ул. 3-я Ямского Поля, д.18, офис 810
Новости
История развития

Вся моя сознательная жизнь делится на два неравных периода — до рождения программного комплекса СТАДИО (совсем немного) и после. Да, именно так, и мозг, зараженный конечноэлементным вирусом СТАДИО и, в значительной степени, его производной — НИЦ СтаДиО, с трудом воспроизводит первый период. Как же это было? Постараюсь вспомнить, и человеческое измерение в этой истории совместить с профессиональным, отдавая себе отчет в том, что мало кому это удается без потери того и другого…

1. Знакомство с методом конечных элементов. До и после

Шел пятый год моей учебы в МЭИ на кафедре «Динамика и прочность машин», которую основал и жесткой рукой  вел к научным победам тогда еще не академик В.В. Болотин. Но не от него или сотрудников кафедры я впервые услышал о методе конечных элементов, его удивительной мощи, универсальности и красоте.

Магистральным и всячески культивируемым на кафедре направлением были аналитические методы механики, на котором были покорены общепризнанные высоты. Еще в школьные годы твердо решив посвятить себя служению науке, я также отдал дань требующему работы ума аналитическому подходу, о чем потом ни разу не пожалел. Свидетельством является и первая опубликованная работа в соавторстве в научным руководителем Н.И. Жинжером «Асимптотическое распределение собственных частот оболочек вращения» (Труды МЭИ. Механика деформированного твердого тела и теория надежности, вып.280, 1976). Сплошная аналитика, простыни формул и матричных выкладок, которые я мог делать только на полу…

Если своим школьным математическим устремлениям и успехам, да и поступлением в институт я обязан, прежде всего, деду Науму (Нейах бен Арну — по дореволюционному российскому паспорту) Заку, то здесь провидческую роль сыграла  моя мама и его дочь Ася. Попутно замечу, что дед закончил Высшее Императорское техническое училище (теперь — МВТУ, «Бауманка») в 1910 году, мама — Московский авиационный институт в 1944 году, а сестра — Московский энергетический институт в 1969 году. Так что я, как и сестра, представляю третье поколение инженеров.

Как-то вечером дома мама познакомила меня со своим МАИ-шным однокашником, а к тому времени заслуженным профессором Куйбышевского авиационного института. Именно он обратил мое внимание на набирающий невиданную силу численный метод и вышедшую книгу его разработчика и популяризатора О.С. Зенкевича. Эту книгу —  «Метод конечных элементов в технике» ., Мир, 1975)  — я прочел «запоем“ и, как понимаю сейчас, от нее заразился неизлечимой конечноэлементной зависимостью. Поразило и воодушевило все — и ясный физический смысл предпосылок (вариационные принципы минимума энергии или решение дифуравнений), и прозрачность математических реализаций, и продемонстрированная сила в инженерных приложениях, и явно просматриваемая перспектива дальнейшего развития метода.

Начались самостоятельные опыты по программной реализации основных алгоритмов, более глубокое освоение теоретических основ и практических приложений МКЭ по зарубежным публикациям (советских было совсем немного). Мы проходили практику на ВЦ МЭИ, где и были отлажены первые программные модули, написанные на языке FORTRAN-IV для ЭВМ ЕС-1020. Как я решился на такой труд? Все просто — за плечами были три года учебы в матшколе №  52 с изучением программирования и практикой на ВЦ МГУ (кроме аттестата, получил и квалификацию программиста какой-то категории), потом год работы программистом на кафедре ПГТ МЭИ и, как следствие, знание нескольких языков и всей технологии разработки программ на разных ЭВМ. 

2. Замысел программного комплекса СТАДИО. “Одно неосторожное движение, и вы — отец»

На шестом курсе (учились тогда пять с половиной лет) для выполнения дипломной работы меня направили в Институт Машиноведения им. А.А. Благонравова АН СССР (ИМАШ). Параллельно с дипломной работой «Расчет осесимметричных гофрированных оболочек с учетом физической и геометрической нелинейностей», которую я выполнил на основе программной реализации «классических» разностных схем на ЭВМ Минск-22 (ВЦ ИМАШа), шла дальнейшая инициативная разработка программных модулей МКЭ в перемещениях. Часть этих наработок была использована в дипломной работе одной из сокурсниц, которая также была защищена на отлично. Тема и материалы диплома были опубликованы  (Белостоцкий А. М. Петушков В. А. Моделирование на ЭЦВМ поведение тонкостенных произвольных оболочек вращения при конечных смещениях и различных уравнений состояния. — В кн. «Исследования задач машиноведения на ЭВМ», М.: Наука, 1977; К анализу напряженного состояния оболочек вращения, подверженных термоупруго-пластическому деформированию и ползучести при конечных смещениях.- М.: «Машиноведение», №  5, 1978), а впоследствии легли в основу одной из глав моей кандидатской. Но «нет пророка в своем отечестве» — при защите диплома на кафедре численную тематику встретили более чем прохладно. По смыслу озвученных суждений: «Отличник, а занимается какой-то ерундой».

  «Час зачатья я помню неточно…“ по Владимиру Высоцкому, конец 1975 года. А вот место, где программный комплекс обрел свое окончательное название, известно. Оно явилось мне дома, под бодрящими холодными струями душа — СТАДИО, как отражение тогдашнего представления об области его действия  (СТАтика и Динамика Оболочечных конструкций). Спустя несколько лет устаканилась и верна поныне такая интерпретация СТАДИО - СТАтика, Динамика, Оптимизация. Принимаются и другие расшифровки — главное, что под этим именем корабль был построен, спущен на воду и вот уже сорок лет бороздит океан численного моделирования.

 Продолжение следует…

3. СТАДИО советского периода. “В борьбе за народное дело он был инородное тело»

Ни в МЭИ аспирантуру), ни в ИМАШ аспирантуру или на работу) меня не взяли по той же причине, по которой шесть лет до того не приняли на мехмат МГУ. Банально, но все, что не убивает, делает нас сильнее. Делать из своего пятого пункта профессию или секрет я не собирался, а вот интеллектуально «дать по зубам» шакалам — да. Этому правилу следовал в дальнейшем, придерживаюсь сейчас и всем рекомендую — работает.

3.1. СТАДИО в Гидропроекте (1976-1980 гг.). «Как молоды мы были,…, как верили в себя»

Как один из стимулов развития вообще, и СТАДИО — в частности и особенности — по приходу в институт «Гидропроект» (отдел вычислительной техники-ВЦ) он был усилен острой востребованностью расчетов ответственных гидротехнических конструкций и сооружений, оборудования и сооружений АЭС по адекватным пространственным схемам и в динамической постановке. Программных комплексов, реализующих такие подходы уточненного численного (по необходимости, конечноэлементного) моделирования сложных систем, не было тогда не только в институте, но и в СССР. Поэтому неудивительно, что первая же «промышленная» версия СТАДИО-77 для ЕС ЭВМ оказалась применена в 1977-78 годах для сейсмических расчетов здания Армянской АЭС и арочной плотины Ингури ГЭС по пионерным тогда пространственно-оболочечным схемам в линейно-спектральной постановке.

Оглядываясь назад, парадоксально думаю, что четыре года в «Гидропроекте» были самым свободным и плодотворным периодом моей научно-практической жизни. И не только в силу энергии молодости в начале пути. Так сложилось, что без какого-то внутреннего напряга или блата, а просто занимаясь любимым делом, находясь на переднем крае решения сложнейших задач и выдавая качественную продукцию в срок  (СТАДИО, АСТРА-АЭС, расчетные обоснования сооружений, конструкций и систем ГЭС и АЭС), я обрел эту свободу. Свободу не только в выборе средств и методов решения без диктата/сопротивления/идиотизма начальников (не поверите, их у меня фактически не было) и ответственности за подчиненных (за неимением и таковых), но и по времени посещения работы — неслыханное дело в те времена. Об этом говорю с лукавством, потому что работал в среднем по 11-12 часов, а в ситуациях цейтнота или эйфории — сутками.

На нашей стороне были и силы природы. В 1976 году меня приняли соискателем в упоминавшийся ИМАШ АН СССР, и в марте 1977 года должны были утверждать тему моей диссертации, посвященной расчетам пространственных конструкций АЭС на динамические том числе, сейсмические) воздействия. Разумеется, на конечноэлементной базе, реализуемой в СТАДИО. Ситуация складывалась весьма прохладной, аналогичной годовой давности в МЭИ при защите диплома (см. выше). Но 4 марта произошло известное мощное Карпатское землетрясение (Вранча), проявившееся даже в Москве как 4-5 балльное. Так что при рассмотрении в Ученом совете несколько дней спустя тема прошла без возражений, более того, как очевидно актуальная. Тем самым,  «гидропроектовская» область применения СТАДИО (сооружения и конструкции ГЭС и АЭС) была расширена академической диссертационно-имашевской (оборудование АЭС), на выходе дав пионерный комбинированный букет «основание-сооружение-оборудование» АЭС и ГЭС при сейсмических воздействиях. 

Что-то стерлось из памяти, но до сих пор вспоминаю то почти физическое наслаждение с интеллектуальным воодушевлением от чтения передовой КЭ-литературы, программирования модулей СТАДИО, предвкушения результатов тестовых, а затем и практических расчетов, и, наконец, погружения в толстую кипу распечаток, каждая цифра, число и график (да-да, строили) которых значили так много. Быстрому прохождению отладок и расчетов сильно способствовали как богато иллюстрированные колоды перфокарт с фирменной монограммой на торце «не М.!, не Г.!, не С.!» (что это значит, как думаете?), так и регулярно оказываемая помощь милым девушкам операторам в очередной курсовой работе. Не пропало даром художественное образование и пространственное воображение — оболочечные и объемные КЭ-модели, деформированные состояния, формы собственных колебаний, изолинии распределения напряжений на деформированной модели объекта рисовались на рулонах миллиметровки, ватмане или кальке твердой рукой и без отвращения. Да, это ушедшая натура, как и азбука Морзе, но без нее не было бы и современных автоматизированных наворотов и несколько уже приевшихся компьютерных цветных картинок и анимаций.

С самого начала были заложены принципы, которым мы следовали неукоснительно и которые позволили пережить лихолетья и многочисленные катаклизмы  (подавляющее большинство программ, как известно, не пережили):

  • реализация новых моделей и алгоритмов для адекватного решения сложных задач
  • при возможной реализации актуальных нормативных требований,
  • всесторонняя верификация и подробное документирование, но и с мыслями о светлом будущем как иначе объяснить, что в общем описании и инструкции пользователя уже в 1977 году в качестве одного из практических примеров приводился навороченный небоскреб, к тематике Гидропроекта никакого отношения не имеющий),
  • внимание к обоснованным запросам и критике потребителей результатов расчетов. 

Теперь — о содержательной стороне программных реализаций (на FORTRAN-IV) метода конечных элементов в перемещениях в комплексе СТАДИО  (до 1980 года):

  • ввод, с элементами автоматизации и использованием баз данных, и диагностика исходных данных — модуль Inpdata;
  • формирование и ансамблирование согласованных матриц жесткости, масс (инерции), демпфирования и нагрузок конечных элементов из любовно составленной библиотеки-коллекции — модуль Mastel; первыми были реализованы и верифицированы криволинейные пространственно-оболочечные и объемные КЭ переменной толщины сирендипова семейства (треугольные и четырехугольные в плане с линейными и квадратичными базисными функциями) с учетом влияния поперечного сдвига, затем  — пространственные балочно-стержневые КЭ также с учетом поперечного сдвига (Тимошенко);
  • решение результирующей системы линейных алгебраических уравнений МКЭ — модуль Solution; первой была реализация прямого метода квадратного корня (Холецкого) с учетом симметрии, блочности и редкозаполненности матрицы жесткости;
  • табличный вывод и представление-выборка результатов статических расчетов (перемещения, деформации, усилия, компоненты, главные и эквивалентные напряжения) — модуль Outres; 
  • решение обобщенной частичной проблемы собственных значений — определение значимой части или заданного числа низших собственных частот и форм собственных колебаний или критических нагрузок и форм потери начальной устойчивости, модуль Eigprob; начитавшись К. Бате и Е. Вилсона, реализовал метод итераций в подпространстве (subspace iteration) с учетом симметрии, блочности и редкозаполненности матриц жесткости, масс, геометрической жесткости;
  • расчет установившихся полигармонических колебаний на основе суперпозиции колебаний по собственным формам и, в общем случае, из решения расширенных систем линейных алгебраических уравнений — модули Vibrspec и Vibrdyn; 
  • расчет на сейсмическое воздействие, заданное спектром ускорений (СНиПовский вариант — коэффициентом динамичности) по линейно-спектральной теории — модуль Seism; 
  • прямое интегрирование по времени уравнений динамики на основе неявных разностных схем Ньюмарка, Вилсона и Хаболта — модуль Dynamic.

Из нелинейных эффектов, с учетом диссертационной специфики, была реализована для оболочечных и объемных КЭ пластичность по теории ассоциированного течения с изотропным упрочнением, характерная для металлов.

С самого начала пристальное внимание уделялось по необходимости (вспомним «медленнодействие» и малые объемы памяти и внешних устройств ЭВМ ЕС-1022) экономной программной реализации с минимизацией числа операций обмена, оперативной и внешней памяти, что позволило довести предельное число узлов и конечных элементов моделей до нескольких тысяч, количество вычисляемых собственных частот и форм — до 100, а число шагов по времени — до 1000. Сейчас эти ограничения кажутся смехотворными, а тогда это был несомненный успех, позволивший выполнить первые расчеты реальных сооружений ГЭС и АЭС в пространственной динамической постановке.

Публиковались тогда нечасто — проблемно и не до того было — так что наши статьи дают лишь некоторое представление о направленности методических и программно-алгоритмических разработок и результатах расчетных исследований:

  • Алгоритм, программы и результаты расчетов конструкций энергетических сооружений, подверженных сейсмическим воздействиям. Тезисы Докладов Всесоюзной конференции молодых ученых «Традиционные и новые вопросы сейсмологии и сейсмического строительства» (Душанбе, МСССС АН СССР, 12-14 сентября 1978), Душанбе, 1978, с.225-228.
  • Модификация и применение численных методов к расчету плитно-оболочечных систем на сейсмические воздействия.- В кн. «Динамические характеристики и колебания элементов энергетического оборудования», М.: «Наука», 1980, с.41-58.
  • Расчет пространственных массивно-оболочечных конструкций АЭС на статические и динамические (сейсмические) воздействия. Библ. Указатель ВИНИТИ «Депонированные рукописи», вып. 11, 1981, с.15, Д/911.
  • Расчет пространственных упруго-пластических комбинированных систем на динамические (сейсмические) воздействия. — Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания «МИРСС-81» (Нарва, 2-4 июня 1981г.), ВНИИГ, Л., с.142-144.

Публикации указывают на участие автора в конференциях и семинарах, и это очень слабо сказано. Конференции, как «молодежные», так и взрослые, проводились регулярно по всему Советскому Союзу, где представлялись и конкурировали новые подходы, методики, алгоритмы, реализующие программы и интересные результаты. Особо и с ностальгией отмечу ту их часть, которая шла по линии Гидропроекта: раз в год на одном из гидротехнических объектов (по Союзу их было множество, один интереснее другого) и/или отделений института (где-то   семь-восемь) проводилась молодежная конференция, в которой участвовали по результатам отбора по отделениям лучшие доклады и докладчики, а также самые красивые девушки для культурной части. Выступал и в острой конкуренции победил в Новочебоксарске (ГЭС на Волге, брал с собой удочки), в Баку (отделение), под Алма-Атой (жили в горах недалеко от Медео, в роще на склоне зрели абрикосы, но, понятно, они не пережили нашествия конференции). А победители конференции, выбираемые бесстрастным жюри, имели право на поездку с просветительскими докладами на любой комплекс эксплуатируемых и строящихся ГЭС по своему желанию. Наиболее запоминающейся культурно-географически и профессионально было натуральное двухнедельное путешествие в Среднюю Азию (принимала молодежь Ташкентского отделения): Узбекистан, Киргизия, Таджикистан с заездами в Ташкент, Фергану ( «в Намангане яблочки зреют ароматные…»), Самарканд, Бухару, Душанбе и Ош, на каскады ГЭС и высокогорные Рогунскую и Курпсайскую ГЭС с обязательным купанием в ледяной воде горного Вахша.

В 1980 году с новыми, к защите диссертации подготовленными плакатами автор приехал в Ленинград на Международную конференцию «Методы граничных и конечных элементов. BEM&FEM», в воронцовский дворец на Дворцовой набережной  (Дом ученых), и был неожиданно наряду с академиками поставлен в число пленарных докладчиков. Возгордился, собрался и выдал по полной. Те самые «пятнадцать минут славы» дали плоды и греют меня до сих пор, а на BEM&FEM бываю регулярно, теперь уже и в качестве соорганизатора и с большой группой молодежи.

Тогда же были заложены основы никогда не замиравшей образовательно-просветительской деятельности. Из кажущегося сегодня неожиданным отметим подготовленные и прочитанные заказные циклы лекций по численному моделированию задач механики в НИСе Гидропроекта (отдел гидродинамических исследований, нач. отдела к.т.н. А.М. Прудовский) и в Институте строительной механики и сейсмостойкости им. К.С. Завриева (Тбилиси, член-корр. АН Грузии Ш. Г. Напетваридзе). Действительно, лектор был много моложе своих слушателей.

Особо хотелось бы вспомнить мудрых, много повидавших и переживших друзей (смею их так назвать, несмотря на принадлежность к другому поколению) по отделу ВТ-ВЦ, которые помогали и ненавязчиво делились бесценным жизненным опытом. Прежде всего, Ефима Григорьевича Пикуса и Якова Исаевича Натариуса. Яков Исаевич, уезжая в начале 90-х в Израиль, оставил мне полное собрание Советской Энциклопедии и светлые воспоминания о своей доброте и непоказном энциклопедизме.

Последний год в Гидропроекте и первые годы в НИСе Гидропроекта (см. далее) все разработки СТАДИО, как и АСТРА-АЭС,  и наиболее времеемкие расчетные исследования проводились на ВЦ Минмонтажспецстроя, на Полежаевской. Там, на арендуемой  «мощной» ЕС-1050 выполнялся, был блестяще завершен и реализован в виде инженерной методики беспрецедентный по объему и сложности цикл разработок и многопараметрических численных исследований напряженного состояния ортогональных сварных и штампованных тройниковых соединений по пространственно-оболочечным схемам МКЭ, реализованным в СТАДИО и в первом его объектно-ориентированном модуле СТАТР с автоматическим генератором КЭ-модели (оптимальные сетки, нагрузки, граничные условия для четверти модели), суперпозицией результатов для полного тройника и оценками прочности по Нормам АЭУ.

Своеобразная черта под гидропроектовским периодом было подведена успешной защитой кандидатской диссертации на тему «Численные исследования напряженно-деформированного состояния оболочечных конструкций АЭС при статических и динамических (сейсмических) воздействиях» в ИМАШ АН СССР в мае 1980 года (научный руководитель — член-корр. АН СССР Н.А. Махутов). Из поучительного и объясняющего неустранимое отставание СССР (унаследованное и Россией) в разработке конкурирующих промышленных конечноэлементных комплексов программ: если отсутствие в диссертации ритуальных ссылок на очередные «решения партии и правительства» не было замечено, то аргументированная критика того самого отставания вызвала протест. Разработка программных комплексов ни тогда, ни впоследствии не рассматривалась как важная научная или заслуживающая внимания прикладная задача. Вот и результат, а вы, батенька, говорите «импортозамещение“. Постыдились бы…

Следовало двигаться к новым горизонтам, требовались иные ресурсы, и естественным для этого представлялся переход в хорошо уже мне известный, как тогда казалось, Научно-исследовательский сектор (НИС) Гидропроекта в Тушино.

3.2. СТАДИО в НИС Гидропроекта (1980-1987 гг.). “Товарищи ученые, доценты с кандидатами…»

В НИС Гидропроекта я был отпущен под искренне данное техническому руководству Гидропроекта честное слово, что буду продолжать разработки, исследования и сопровождение по проторенным научно-практическим атомному и гидротехническому направлениям. Соответственно, руководству НИС Гидропроекта старшими товарищами .Л. Сапир, В.С. Конвиз) было строго указано, что политические игры и взаимное поедание, столь характерные для госНИИ тех и этих времен, никак не должны затрагивать меня, а не то… Эта «охранная грамота» оказалась совсем нелишней и многократно спасала от самодурствующих начальников всех мастей, к немалому удивлению непосвященных окружающих.  

В силу ли этого соглашения или случайно, но к взаимному удовольствию с начальниками НИСа я пересекался нечасто: первые полтора года провел преимущественно на ВЦ Минмонтажспецстроя на ЕС-1050, а затем — на ВЦ НИС Гидропроекта в практически монопольном распоряжении невиданными ресурсами ЕС-1060, приобретенной под наши задачи. А надо сказать, что весь программирующий и считающий НИС пользовался тогда БЭСМ-6 (их харизматичный предводитель Яков Владимирович Гусев, теперь — главный по системному железу, софту и администрированию в НИЦ СтаДиО), несколько свысока взирая на отщепенца. С кем искал и находил полезным общение, так это с ведущими научными сотрудниками НИСа, а это были не дутые фигуры, столпы своих направлений и самобытные личности: доктора наук В.М. Лятхер, Ю.К. Зарецкий, Р.А. Резников, В.Н. Ломбардо, кандидаты наук А.М. Прудовский, К.И. Дзюба, Б.В. Фрадкин, О.Н. Золотов, М.Е. Грошев и ряд других. Конечно, не только НИСа. Так, регулярные, по несколько раз в год командировки в Ленинград во ВНИИГ им. Веденеева, ЦКТИ им. Ползунова, на BEM&FEM позволили познакомиться и подружиться со многими ведущими специалистами и замечательными людьми, которым я благодарен за роскошь человеческого и профессионального общения и роста. И стать знатоком неповторимого репертуара и звезд товстоноговского БДТ, коллекции живописи Эрмитажа и Русского музея и пр. Бывало, едешь в метро утром, дремлешь и, просыпаясь, ловишь себя на сомнении: «А где я, в Москве или Ленинграде?».

Реализация новых возможностей и алгоритмов в СТАДИО по-прежнему продолжалась силами одного программиста-энтузиаста (догадайтесь, кто это), а вот помощь в верификации и, особенно, в проведении расчетных исследований реальных систем стала весьма существенной: здесь трудилась целая группа сотрудников под руководством Бориса Михайловича Чамова ( Г.М. Пащенко, Л.В. Коновицкая, затем Е.А. Ульянова и И.В. Купцова). За эти 7 лет со СТАДИО и вокруг него произошло следующее:

  • существенное расширение возможностей ввода (разрывы в нумерации, генераторы сеток для типовых областей, повторители, различные системы координат, многое другое) с весьма наивными еще возможностями отрисовки КЭ-модели на графопостроителе, с углубленной диагностикой исходных данных — модуль Inpdata;
  • вновь разработанные востребованные модули решения трехмерных задач теории поля (теплопроводности, фильтрации, магнитостатики и пр.) в стационарной и нестационарной постановках, предтечи СТАДИО-СТАЦ и СТАДИО-НСТАЦ;
  • оптимизация формирования и ансамблирования согласованных матриц жесткости, масс (инерции), демпфирования и нагрузок конечных элементов за счет многоуровневой буферизации массивов, дальнейшее пополнение библиотеки конечных элементов — модуль Mastel;
  • решение результирующей системы линейных алгебраических уравнений МКЭ — модуль Solution; экономичная реализация прямого метода квадратного корня (Холецкого) с более глубоким учетом редкозаполненности матрицы жесткости, позволившая сократить время обменов и счета;
  • в дополнение к развиваемому табличному — графический вывод, представление-выборка результатов статических расчетов (перемещения, деформации, усилия, компоненты, главные и эквивалентные напряжения) — модуль Outres; 
  • также эффективная реализация метода итераций подпространства для решения обобщенной частичной проблемы собственных значений — определение значимой части или заданного числа низших собственных частот и форм собственных колебаний или критических нагрузок и форм потери начальной устойчивости, модуль Eigprob;
  • решение геометрически нелинейных задач для гибких стержневых и тонкостенных оболочечных конструкций — новый модуль Nonlin;
  • решение задач механики разрушения для тел и конструкций с макротрещинами, определение коэффициентов интенсивности — модуль Fracture;
  • прямое интегрирование по времени уравнений динамики не только по платформенной, но и многоточечной схеме кинематического возбуждения, с учетом присоединенной массы жидкости на основе неявных разностных схем — модуль Dynamic.

К 1987 году размерность вычислительных задач и, как следствие, сложность объектов и подробность их моделирования, также существенно возросли: число узлов и конечных элементов — до 5 000, количество вычисляемых собственных частот и форм — до 500, а число шагов по времени — до 5 000. Можно уверенно сказать, что СТАДИО стал лидером в своем сегменте советских конечноэлементных программных комплексов. Специально для тех, кто тогда еще не родился или ходил пешком под стол: «несоветские» программы тогда были недоступны, как ни сложно это себе представить сейчас.

О НИСовском СТАДИО-периоде — возможностях комплекса, задачах, объектах и партнерах — некоторое представление дают публикации того времени:

  1. Белостоцкий А. М. Упругий расчет сварных и штампованных тройников на произвольные статические нагрузки. — Сб. научных трудов ВНИПИнефть: «Автоматизированное проектирование трубопроводных систем нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств», ЦНИИТЭнефтехим, М.,1982, с.121-131.
  2. Белостоцкий А. М., Малявин В. П., Дикарев А. И. и др. Экспериментальные и численные исследования напряженного состояния тройниковых соединений при действии моментных нагрузок. — Сб.трудов МИСИ им.В.В.Куйбышева, №   188, 1982, с.35-49.
  3. Белостоцкий А. М. Расчет упругих и упруго/вязкопластических пространственных конструкций на широкополосные динамические воздействия. — Научно-техн. сборник «Вопросы судостроения», вып.33, ЦНИИ «Румб», Л., 1983, с.38-49.
  4. Белостоцкий А. М., Геча В. Я., Камзолкин В. Л. и др. Расчетно-экспериментальное исследование частот собственных колебаний трансформаторов. — Труды Всесоюзного НИИ электромеханики, т.68, Динамика и прочность электрических машин, М, 1983, с.118-125.
  5. Белостоцкий А. М., Камзолкин В. Л., Рипп Н. Е., Юдин В. М. Расчетно-экспериментальное исследование сейсмостойкости емкостных аппаратов АЭС. — «Энергомашиностроение», 1983, №   8, с.28-30.
  6. Белостоцкий А. М. Комплекс программ СТАДИО-81 на ЕС ЭВМ: расчет пространственных физически нелинейных систем на статические и динамические воздействия. — Сб. научных трудов Гидропроекта, вып. 85, 1983, с.25-35.
  7. Белостоцкий А. М., Камзолкин В. Л. Расчет пространственных колебаний энергетического оборудования с жидкостью при сейсмическом воздействии. — «Энергомашиностроение», №   10, 1984, с.23-26.
  8. Белостоцкий А. М., Головин В. В., Фрадкин Б. В. К определению напряженно-деформированного состояния тройниковых соединений трубопроводов. Рукопись депонирована во ВИНИТИ, 1984, №    1497 эн-Д84.
  9. Белостоцкий А. М. Конечноэлементные модели пространственных многослойных пластин, оболочек и массивов: построение, программная реализация и исследования. — Сб. научных трудов Гидропроекта, вып. 100, 1985, с.24-36.
  10. Белостоцкий А. М., Головин В. В., Фрадкин Б.В. Методика расчета напряженного состояния тройниковых соединений труб при комплексном нагружении.- Сб. научных трудов Гидропроекта, 1985, вып.100, с.83-93.
  11. Белостоцкий А. М., Головин В. В., Фрадкин Б. В. Исследование напряженного состояния и разработка инженерной методики расчета на прочность тройниковых соединений при действии полной системы квазистатических нагрузок. — Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика и техника ядерных реакторов, вып.6, 1985, с.76-83.
  12. Белостоцкий А.М., Михайлов О.В., Анютина Р.И., Ляпин О.Б., Чамов Б.М. Расчетно-экспериментальное обоснование конструкции резервуара давления с листовой арматурой. — Бетон и железобетон, 1985, №     9, с.9-10.
  13. Белостоцкий А. М. Численное решение нелинейных задач статической и динамической устойчивости для произвольных конструкций. — Тезисы докладов 1 Всесоюзного симпозиума «Устойчивость в механике деформируемого твердого тела (Калинин, 27-30 июня 1986г.), Калинин, 1986, с.137-138.
  14. Белостоцкий А. М. Руководство по расчету и конструированию тройников технологических трубопроводов -816-84). Гидропроект, М., 1984, c.48.
  15. Белостоцкий А. М., Чамов Б.М. Расчет напряженно-деформированного состояния сталежелезобетонных защитных оболочек АЭС при статических и динамических воздействиях. — Сб. научных трудов Гидропроекта, 1986, вып.120, с.76-84.
  16. Белостоцкий А. М., Нефедов А. В. Трехмерный расчет железобетонной конструкции контрфорсного типа и сопоставление его с модельным экспериментом. — Сб. научных трудов Гидропроекта, 1986, вып.120, с.76-84.
  17. Белостоцкий А. М. Расчет на ЭВМ пространственных нелинейных гидроупругих систем энергетического оборудования. — Тезисы докладов II Всесоюзной конференции „Долговечность энергетического оборудования и динамика гидроупругих систем“, Челябинск, 1986, с.68-71.
  18. Белостоцкий А. М., Нефедов А. В., Новиков С. П. Расчетное исследование динамического напряженно-деформированного состояния водосбросной секции плотин при воздействии на основание сбрасываемой воды. — Сб. научных трудов Гидропроекта, 1986, вып. 145, с.133-140.
  19. Белостоцкий А. М. Моделирование взаимодействия сооружения с основанием и жидкой средой в рамках трехмерного динамического расчета методом конечных элементов. — Сб. научных трудов Гидропроекта, 1987, вып.123, с.108-119.

Как можно заметить даже по публикациям, атомно-гидротехническая область и способы приложения СТАДИО существенно расширились. Выделим расчетно-экспериментальные подходы исследований, защитные железобетонные и сталежелезобетонные оболочки АЭС при сейсмических воздействиях и ударе самолета (по требованиям МАГАТЭ), рассмотрение гидроупругих систем „конструкция-жидкость“ энергетических сооружений и оборудования, конструкций электротехники и нефтехимии, ветроэнергетических установок и ледостойких платформ по добычи нефти и газа на шельфе (Чайво-1 на Сахалине). Это не могло не привести и к распространению комплекса в других организациях: отделения Гидропроекта, МИСИ, ВНИИАМ, ВНИИЭМ, ВНИПИнефть и др.

Следует подчеркнуть, что делалось это преимущественно на энтузиазме и сверх основной работы. В памяти осталась командировка в Армянское отделение „Гидропроекта“, которая и сегодня иногда приходит ко мне в кошмарных снах. Несколько дней потребовалось на попытки найти ВЦ в Ереване, где считалась бы магнитная лента с загрузкой СТАДИО — в конце концов удалось таки.

3.3. СТАДИО в НИЧ Атомэнергопроекта и не только  (1987 — май 1991 гг.).  „Это сладкое слово — свобода“ 

После чернобыльской катастрофы 1986 года те подразделения НИС Гидропроекта, которые занимались преимущественно атомной тематикой, перешли, оставаясь на своих стульях, во вновь образованную Научно-исследовательскую часть (часть меньше целого, но лучше, чем ничего) Атомэнергопроекта. В ее составе была сформирована и комплексная лаборатория математического моделирования и прочностных расчетов под руководством понятно кого. По названию несложно догадаться, чем мы занимались вообще, и по линии развития и приложения СТАДИО.

Наиболее ценным и теперь уже неотделимым „приобретением“ этого периода, как показала дальнейшая история, оказалось знакомство с учениками научной школы Александра Борисовича Золотова (ЦНИИСК-МИСИ). Дело было так: с 1987-88 года наша лаборатория руководила отраслевыми программами Минатомэнерго СССР, которые сама и разработала, по развитию моделей, методов, алгоритмов и программ уточненного расчета сооружений и трубопроводов АЭС. Владимир Николаевич Сидоров обратился от имени ЦНИИСК им. Кучеренко, расчетным отделом которого руководил, с предложениями об участии в выполнении этой научной программы. Предложение было принято и конкретизировано — с тех пор и началась славная история плодотворного сотрудничества и дружбы с ним,  „БББ — Владимиром Бельским, Михаилом Белым, Виталием Булгаковым и Андреем Ларионовым (кто теперь в США, тот без отчества), а затем с основателем и другими учениками „золотовской школы“, много давшее и развитию СТАДИО (см. далее).

Каковы же были очередные вехи в долгом пути СТАДИО к сияющим вершинам полного совершенства? Вот они: 

  • незаметная постороннему глазу, но каждодневная работа с нечастыми локальным победами — оптимизация алгоритмов и программной реализации формирования (Ф.Л. Школьникова) и решения задач линейной алгебры;
  • новый блок Оптимизации, реализующий алгоритм минимизации целевой функции из соотношений анализа чувствительности (разработка к.т.н. В.Г. Бельского), придавший и утвердивший современный смысл букве О в названии комплекса; 
  • реализация модели динамического основания в виде распределенной жесткости и демпфирования, „на полную катушку“ использованную при анализе динамической (сейсмической) реакции основных сооружений АЭС;
  • дальнейшее увеличение размерности КЭ-моделей и результирующих вычислительных задач, также востребованные „тяжелой“ атомной проблематикой;
  • всяческие полезные пре- и постпроцессорные примочки, например, построение спектров ответа по набору заданных или ответных акселерограмм.

Публикации того времени не дают никакого представления об объеме и структуре НИР, которыми мы занимались — было не до статей. И все же: 

  • Белостоцкий А. М., Кириллов А. П., Прудовский А. М. и др. Изучение вибрации трубопроводов сброса пара на АЭС и оценки их долговечности. — Тяжелое машиностроение, М., 1990, №   10, с.28-31.
  • Белостоцкий А. М. Построение эффективных пространственных конечноэлементных моделей для динамического расчета систем „основание-сооружение“ — Труды ЦНИИСК им. Кучеренко, Методы расчета и оптимизации строительных конструкций на ЭВМ, М., 1990, с.175-180.
  • Белостоцкий А. М. Пособие по проектированию арочных плотин разделу 9 СНиП 2.06.06-85) II-892-92, п.9.5.12. Гидропроект, М., 1992, с.169-174.

Это было время горбачевской перестройки, мы вздохнули, и никак не могли надышаться воздухом невиданной ранее свободы. Оставшиеся прежними госструктуры, и НИИ в их числе, еще более на этом фоне контрастировали своей архаичностью, тормозили и раздражали. Приведу несколько показательных фрагментов той жизни.

1989 год, постчернобыльский синдром, повышение безопасности АЭС с РБМК, расчетное обоснование сейсмостойкости основных сооружений (реакторное отделение, машзал и деаэраторная этажерка) и определение ответных акселерограмм и спектров ответа для оборудования и трубопроводов действующих и проектируемых блоков Курской АЭС и Смоленской АЭС. Огромная пионерная работа с впервые появившимся и учтенным набором трехкомпонентных акселерограмм дальнего (Вранч) и ближних (7 штук) землетрясений, по сути научный конвейер, потребовавший полтора года и десяти сотрудников. Очевидно, что эти расчеты выполнялись по развитому комплексу СТАДИО, но с согласия Заказчика (МО «Атомэнергопроект») и от понимания невозможности — не в НИЧ Атомэнергопроекта, а через строительный кооператив «Ингеоком», только-только образованный сотрудником Гидропроекта Мишей Рудяком. Как известно, впоследствии «Ингеоком» стал крупнейшей российской строительной фирмой Михаил Семенович, до своего ухода в 2007 году — миллиардером и узнаваемой медийной фигурой), но тогда был мелкой конторой, в которой нам не все понравилось…

1990 год. Выборы директора НИЧ Атомэнергопроекта, еще под присмотром парткома. Да-да, именно, можете это вообразить сегодня? Полный конференц-зал делегатов, выступления и голосование по единственной кандидатуре, выдвинутой руководством Атомэнергопроекта. Кандидат всем известный, в научных кругах выдает себя за крутого администратора, а в министерских кабинетах слывет настоящим ученым (никого-ничего не напоминает в современности?). После аргументированного (см. выше) выступления против, не поддержанного большинством голосов, многие в кулуарах горячо меня благодарили, восхищались гражданской позицией и, по-видимому, считали уже  «покойником». Но нет, остался жив, а вот с помощью того самого выбранного директора через неполных два года наука в АЭПе была фактически похоронена.

К середине 1990 года решение организовать самостоятельный научно-инженерный центр созрело окончательно. Этому способствовал и упомянутый успешный (по результату) опыт выполнения вне госструктуры сложной и длительной методической и расчетной работы по сейсмостойкости основных сооружений АЭС с РБМК по заданию МО  «Атомэнергопроект», и понимание, что через свою фирму мы это сделаем лучше и с необходимым заделом, и, главное, вера в себя и лучшие времена. Подробности этой истории можно посмотреть в разделе сайта «О компании -> Исторический очерк“. Здесь же нельзя не сказать, что именно комплекс программ СТАДИО дал имя нашему доброкачественному новообразованию. И если бы заслуги комплекса ограничились только этим  — а это, к счастью, не так — его историческую миссию можно было считать уже выполненной. 

4. СТАДИО в НИЦ СтаДиО. “Времена не выбирают, в них живут и умирают…»

Изложение этого самого объемного, богатого на события, периода развития СТАДИО (модели, методы, алгоритмы, программы) и его практических приложений будет непропорционально лаконичным — иначе оно заняло бы целую книгу, которая, надеюсь, когда-нибудь   будет написана. По уже сложившейся традиции, опишем эту историю по содержательным микропериодам. 

4.1. СТАДИО в НИЦ СТАДИО (до середины 1996 года).

Вектор развития программного комплекса СТАДИО в первые пять лет (до 1996 года) жизни НИЦ СтаДиО предсказуемо следовал предшествующему периоду в части обеспечения нужд уточненного конечноэлементного моделирования температурного, статического и динамического напряженно-деформированного состояния объектов гидротехнического и атомного строительства и машиностроения. Располагаясь на территории одного из учредителей (НИИ энергетических сооружений, НИИЭС, бывший НИС Гидропроекта) и выполняя в основном наукоемкие заказы другого (МО «Атомэнергопроект»), это было вполне естественно.

Из сопутствующих подробностей упомянем, что НИС передал нам в управление и пользование ЕС-1060, и в течение года (до продажи НИСом на цветные металлы, тогда это было в ходу) мы успешно справлялись и с этими хозяйственными функциями, без ущерба для дела сократив обслуживающий персонал ЭВМ с десяти до двух человек.

В эти годы были выполнены расчетные исследования НДС и прочности многих конструкций и сооружений АЭС с РБМК (Курская, Смоленская, Ленинградская, Игналинская) при статических, температурных, сейсмических, ударно-волновых и аварийных воздействиях, а также трехмерный анализ проектируемой бетонной плотины Танг-Е-Дук (Иран) с учетом стадийности возведения (генетическая, по современной терминологии, нелинейность) и контактного взаимодействия (структурная нелинейность) со скальным каньоном. Эти и ряд других практических задач и компьютерные/вычислительные тренды потребовали изменений и дальнейшего развития программного комплекса СТАДИО. Отметим знаковые точки и зоны изменений и роста, основных соразработчиков: 

  • от сложившейся ориентации на «большие» ЕС ЭВМ и VAX к программной реализации на доступные и достаточно мощные персональные компьютеры 1991-92 гг., большую роль сыграл привлеченный нами Д.Н. Шмелев, впоследствии — автор программного комплекса CAN, с 1992 года — А.Е. Жаворонков) без потери функционала и размерности, версии СТАДИО 6.1 и 6.2 в операционной системе MS DOS;
  • переход на оптимизированный блочный метод Ланцоша со сдвигом как более мощный и универсальный инструмент решения частичной проблемы собственных значений .т.н. В.Г. Булгаков, к.т.н. М.Х. Каплан);
  • реализация многоуровневого суперэлементного подхода с произвольной иерархией для решения статических и динамических задач большой размерности и с повторяющимися блоками .т.н. М.В. Белый);
  • статические и динамические нелинейные контактные задачи с отрывом и трением также по суперэлементной технологии с решением нелинейной задачи для контактирующих узлов на последнем суперэлементном уровне .т.н. М.В. Белый);
  • объектно-ориентированная подсистема автоматизированного статического и динамического расчетов типовых ортогональных ветроэнергетических установок с интерактивным таблично-графическим интерфейсом СТАДИО-ВЭУ .т.н. А.В. Ермаков), разработка по заданию неувядающего мечтателя и генератора идей д.т.н. Виктора Михайловича Лятхера.

С использованием процедур суперэлементной редукции произвольной иерархии вложенности и повторителей стало возможным решение, причем весьма экономное по трудозатратам и времени счета, значительного класса большеразмерных задач (например, гипотетический 100-этажный небоскреб с несколькими группами типовых этажей, в классической конечноэлементной постановке тянущий на несколько миллионов узлов и элементов).

Сейчас даже трудно понять, как в период жесточайшей экономической разрухи и анархии, когда честной частной фирме получить за выполненную работу причитающиеся по договору деньги было невозможно не то что в срок, а и вообще (асбест, цемент, шифер, золотые цепочки, векселя и облигации, не стоящие бумаги, на которой они напечатаны – это то, чем расплачивался с нами Атомэнергопроект, взаимозачеты – НИИЭС), выполнены такие наукоемкие программно-алгоритмические разработки и, на их основе, расчетные исследования сложнейших систем. Да, раскрепощенная энергия созидания – непобедимая сила.

Это был также период объяснимого перерыва в публикационной активности и участии в конференциях.

Черта под вынужденно-естественной моноориентацией (гидро- и атомное «моно», дай бог всякому) была подведена не нами. В 1996 году в одночасье рухнул «Тверьуниверсалбанк», ушел на дно с нажитыми непосильным трудом накоплениями фирмы. На руках у нас остались те самые ничего не стоящие атомные векселя, да «компенсация» от банка — несколько офисных столов, стульев и элегантное черное кресло зам. управляющего (сижу на нем до сих пор и вольготно чувствую себя — см. контактную задачу — банкиром на грани разорения), да три-четыре принтера. Мы поняли, что дальше так жить нельзя — необходима диверсификация и выход на более широкий рынок наукоемкого консалтинга по нашему профилю. Зарегистрировали новую фирму иного формата (ЗАО), со слегка измененным преемствующим названием ЗАО «Научно-исследовательский центр СтаДиО» (НИЦ СтаДиО), под которым она в здравии дожила до наших дней.

Теперь можно было различить — не по звучанию, а по написанию —наименования фирмы и программного продукта.

4.2. СТАДИО в НИЦ СтаДиО, все еще на непререкаемой позиции 1996 до 2004 год). 

И опять судьба стала на нашу сторону: уже в 1996 году состоялся первый продуктивный контакт и договор с «Моспроект-2». И как бы вы думали, с какой темы гражданского строительства мы начали? С разработки методики учета трещин в ж/б плитах перекрытий, реализации этой методики в СТАДИО и расчетной оценки несущей способности перекрытий вновь возведенного здания с учетом системы трещин, выявленных обследованиями. По иронии судьбы, сегодня, когда я пишу эти строки, мы занимаемся ровно такой же по постановке и раз в десять больше по объему задачей, для закрученного небоскреба «Москва-Сити».

Затем было еще несколько НИР на похожую тему. В «Моспроекте-2» (начальник ОСК и, с тех пор, наш друг Владимир Алексеевич Ильин с командой) и родственных структурах, поверив в нас, стали поручать более объемные и сложные объекты: подземную стоянку на Манежной, высотный комплекс на Поклонной (45-этажный вариант), торгово-развлекательный комплекс «Атриум» на Курском и ряд других.

К 1999 году программный комплекс СТАДИО был поставлен и освоен в ЦНИИСК им. Кучеренко, с его помощью и при наших консультациях выполнены расчетные исследования НДС, динамики и устойчивости несущих конструкций монумента 300-летию Российского флота (памятник Петру Первому, «нетленка» Зураба Церетели) и покрытия Большой спортивной арены «Лужники» (возведены и без изменений доживут до Чемпионата мира по футболу 2018 года).

Трудно даже перечислить все интересные задачи и знаковые объекты, которые были решены и исследованы за эти 8 лет по программному комплексу СТАДИО (ту их часть, которая была выполнена с 2000 года, можно увидеть на нашем сайте в разделе Информация от компании -> Опыт расчетных исследований). Попробую отметить здесь только самые-самые, на наш вкус, и только двух показательных двухлеток (1999-2000 гг. и 2003-2004 гг.), и снабдить краткими комментариями:

  • Разработка и апробация численной методики и программного обеспечения пространственных расчетов оползневых склонов с учетом нелинейных реологических свойств грунтов. Выполнена для Загорской ГАЭС, заслуживает развернутого комментария. Сегодня, спустя 16 лет, мы продолжили эту работу на новом витке развития. Заказчик – ОАО НИИЭС, 1999-2000 гг.
  • Расчеты на прочность и сейсмостойкость стальных резервуаров для нефти и мазута емкостью 10000 м3. Вы говорите, ANSYS, Транснефть, 2014-2015 гг.? Нет, батенька, СТАДИО, ОАО «Теплоэлектропроект», 1999-2000 гг.!
  • Расчетные исследования НДС и прочности зданий 1ZK.1 и 1ZK.2 АЭС  «Бушер» при действии статических, ударных волновых и сейсмических нагрузок. Плюс определение спектров ответа для отметок крепления основного оборудования. Один из большой серии расчетов дизельных электростанций ряда АЭС (8 штук), по заказу АО «РОСЭП», 2000 г.
  • Разработка математической модели системы Б-20 в составе МКС  «Альфа» для определения возникающих механических нагрузок и анализа динамики приводов солнечных батарей (стадии транспортировки, вывода на орбиту и орбитальной деятельности). Жуткий «наворот» всего-всего с неочевидным счастливым финалом: разработанная подробная КЭ-модель Б-20, содержащая 3 свободно вращающихся ротора, состыкована с моделями-суперэлементами станционных блоков и «вееру» солнечных батарей, заданными редуцированными матрицами жесткости, масс и нагрузок (американские из NASTRAN, динамический синтез подконструкций). Заказчик – НПП ВНИИЭМ, Москва, 1999-2000 гг.
  • Расчеты НДС пространственной системы «основание — фундаментная плита — несущие металлические и железобетонные конструкции» СОК «Аквадром» (Москва, Аминьевское ш., вл. 15). Многоуровневая суперэлементная модель, учет последовательности монтажа. Заказчик — ЗАО «Замосковоречье» — разорился. Объект был достроен без отделки, простоял памятником безхозяйственности несколько лет и сейчас пущен под слом. Да, бывает и так.
  • Расчетные исследования НДС несущих конструкций 17-этажных блок-секций П44Т-1/17 и П44Т-4/17 при действии статических и ветровых нагрузок. Оригинальные суперэлементные модели с учетом податливости контактных швов. Заказчик – МНИИТЭП, 2003 год;
  • Расчетные исследования статического и сейсмического НДС строительных конструкций крытого бассейна санатория «Искра» в г. Сочи. Красивое трехлепестковое покрытие на общем ж/б каркасе, естественная суперэлементная реализация. Заказчик –ОКС по стройкам юга ЦЕЗ УОКС СТ МВД РФ, 2003 год;
  • Расчетные исследования статического и сейсмического НДС системы «сепараторы пара — строительные конструкции» 3 энергоблока Курской АЭС. Многоуровневая суперэлементная модель с встраиваемыми вариантными суперэлементами сепараторов пара. Заказчик – ОАО «Атомэнергопроект», 2003 год;
  • Расчетно-экспериментальные исследования НДС и прочности несущих металлоконструкций каркаса НВП Камской ГЭС при статических и вибрационных воздействиях. Еще один опыт расчетно-экспериментального подхода к оценке фактического состояния стареющего объекта. Оказался полезен еще и тем, что команда измерителей потом работала с нами и на других объектах, в том числе, при экспертизе причин обрушения СОК «Трансвааль-парк» (2004 г.) и здания Басманного рынка (2006 г.), см. далее. Заказчик – ОАО «Камская ГЭС», 2003-2004 гг.;
  • Расчетные исследования НДС и прочности оборудования (затворов и сороудерживающих решеток с закладными частями, эстакад и кранов) гидросооружений АЭС «Куданкулам» при статических и сейсмических воздействиях. Из наиболее «вкусного» – формирование присоединенной редуцированной матрицы масс водного бассейна на основе решения трехмерной задачи акустики. 2003-2004 гг., Заказчик – ОАО «Чеховский завод Гидросталь».

Невооруженным глазом видно, как драматично и на пользу дела расширился круг объектов-задач и заказчиков – идея диверсификации себя явно оправдала.

Очевидно, что для решения перечисленных и многих других задач для все более сложных объектов потребовалась развитие и определенная специализация СТАДИО. Отметим здесь некоторые шаги на этом пути и соисполнителй:

  • интерактивный графический интерфейс для пре- и постпроцессора Windows-версий СТАДИО-99, СТАДИО-2001, СТАДИО-2003 (А.Л. Потапенко);
  • метод сопряженных градиентов с предобуславливанием (неполная факторизация) как эффективная альтернатива прямому методу решения СЛАУ для большеразмерных задач статике и динамике);
  • инкорпорирование нелинейной реологической модели грунтов проф. Л.Н. Рассказова и численной шагово-итерационной схемы ее реализации .т.н. М.В. Белый);
  • реализация метода динамического синтеза подконструкций Крейга-Бемптона – построение и учет редуцированных матриц жесткости, масс, демпфирования и нагрузок .т.н. М.В. Белый);
  • формирование и учет в динамическом расчете конструкций присоединенной редуцированной матрицы масс водного бассейна на основе решения трехмерной задачи акустики;
  • СТАДИО-СНиП – расчетная оценка прочности и продольного армирования железобетонных конструкций по первому и второму предельным состояниям в соответствии с положениями действующих российский СНиП .т.н. М.В. Белый, к.т.н. И.В. Ширинская);
  • СТАДИО-ШКАФ – объектно-ориентированная подсистема автоматизированного расчета сейсмостойкости соответствии с требованиями норм атомной энергетики) типовых приборных шкафов АЭС, ТЭС и ГЭС, по заданию ВНИИЭМ;
  • СТАДИО-ПЭД – объектно-ориентированная подсистема автоматизированного расчета вибрации погружных электродвигателей (многослойные толстостенные ортотропные оребренные оболочки в вязкой жидкости), по заданию ВНИИЭМ.

Ну, а как обстояли дела с публикациями, участием в конференциях, с образовательно-просветительской деятельностью в СТАДИО-контексте? Здесь жизнь тоже наладилась. Сначала о публикациях, вот они:

  1. Белостоцкий А. М. Пространственное напряженное состояние ортогональных тройниковых соединений различных типов при комплексном нагружении. Материалы семинара кафедры сопротивления материалов Российского университета дружбы народов. Исследование пространственных систем. М., 1996, 55-60 с.
  2. Белостоцкий А. М. Разработка рекомендаций по учету сейсмического взаимодействия гидротехнических сооружений с основанием в рамках нормативного линейно-спектрального расчета. Материалы семинара кафедры сопротивления материалов Российского университета дружбы народов. Исследование пространственных систем. М., 1996, 61-65 с.
  3. Белостоцкий А. М., Белый М. В. Современные технологии статического и динамического расчета сложных пространственных конструкций и сооружений. Опыт разработки и эксплуатации многоцелевого программного комплекса СТАДИО 6.10/99. Сборник докладов конференции «Критические технологии в строительстве», 28-30 октября 1998г., М., МГСУ, 1998, 334-338 с.
  4. Белостоцкий А. М., Чамов Б. М., Чамов И. К. Статический и динамический расчет реальной трехмерной системы «бетонное сооружение — скальное основание» при учете нелинейных эффектов открытия-закрытия швов и макротрещин. Сб. научных трудов МГСУ и НИЦ СтаДиО «Численные и аналитические методы решения прикладных задач», 1998, 35-45 с.
  5. Белостоцкий А. М. «Численное моделирование статического и динамического НДС пространственных систем „сооружение-основание-водохранилище“ с учетом нелинейных эффектов открытия-закрытия швов и макротрещин». Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. МГУП, НИЦ СтаДиО, М., 1998
  6. Белостоцкий А. М. Программный комплекс СТАДИО 6.10/99 для линейных и нелинейных статических и динамических расчетов пространственных комбинированных систем. Опыт разработки и эксплуатации и перспективы развития. Сб. научных трудов АО НИИЭС «Безопасность энергетических сооружений», №    1, 1998
  7. Белостоцкий А. М., Чамов Б. М., Чамов И. К. Статический и динамический расчет реальной трехмерной системы «бетонное сооружение — скальное основание» при учете нелинейных эффектов открытия-закрытия швов и макротрещин. Сб. «Безопасность энергетических сооружений», №    1, 1998
  8. Белостоцкий А. М. Численное моделирование комплексного напряженно-деформированного состояния конструкций и сооружений энергетических объектов. «Гидротехническое строительство», 1999, №    8, 88-93 с.
  9. Белостоцкий А. М., Чамов Б. М., Чамов И. К. Численные исследования статического и сейсмического напряженно-деформированного состояния пространственной системы «строительные конструкции — оборудование“. Вопросы прикладной математики и вычислительной механики». М., МГСУ, 1999, 90-102 с.
  10. Белостоцкий А. М., Белый М. В., Пичугин Д. В. Численное исследование алгоритма расчета упругих систем при учете контактного трения. Сб. научных трудов МГСУ «Вопросы прикладной математики и вычислительной механики» М., 1999, 68-76 с.
  11. Белостоцкий А. М., Белый М. В., Рассказов Л. Н., Желанкин В. Г. Разработка калиброванных математических моделей напряженно-деформированного состояния гидротехнических сооружений (на примере склона Загорской ГАЭС). Сб. научных трудов АО НИИЭС «Безопасность энергетических сооружений», М., 2000, 10-21 с.
  12. Белостоцкий А. М., Радкевич Д. Б., Школьников С. Я. О сертификации методик и программных продуктов, применяемых при обосновании безопасности ГТС. Сб. научных трудов АО НИИЭС «Безопасность энергетических сооружений», М., 2000, 22-33 с.
  13. Белостоцкий А. М., Белый М. В., Сутурин И. М. Построение конечного элемента плоского напряженного состояния на основе моментной теории упругости, реализация для тонких оболочек. Сб. научных трудов МГСУ «Вопросы прикладной математики и вычислительной механики» М., 2000, 36-40 с.
  14. Белостоцкий А. М., Белый М. В. Суперэлементные алгоритмы решения пространственных нелинейных статических и динамических задач большой размерности. Реализация в программном комплексе СТАДИО и опыт расчетных исследований. Труды XVIII международной конференции «Математическое моделирование в механике сплошных сред. Методы граничных элементов и конечных элементов. BEM&FEM-2000», С-Петербург, 2000, 65-69 с.
  15. Белостоцкий А. М., Аронзон А. Б., Геча В. Я., Горшков А. И., Канунникова Е. А. Математическое моделирование динамики МКС «Альфа» с учетом упруго-инерционных характеристик несущих конструкций, солнечных батарей и больших перемещений механизмов. Труды XVIII международной конференции «BEM&FEM-2000», С-Петербург, 2000, 21-28 с.
  16. Белостоцкий А. М., Сутурин И. М. Построение КЭ плоского напряженного состояния на основе моментной теории упругости, реализация для тонких оболочек. Труды XVIII международной конференции «BEM&FEM-2000», С-Петербург, 2001, 66-72 с.
  17. Белостоцкий А. М., Белый М. В., Рассказов Л. Н., Желанкин В. Г. Численное моделирование пространственного НДС систем «сооружение-основание» с учетом нелинейных реологических свойств грунтов. Сб. научных трудов МГСУ «Вопросы прикладной математики и вычислительной механики», М., 2001, 22-33 с.
  18. Белостоцкий А. М., Сутурин И. М. Тестирование КЭ плоского напряженного состояния и тонких оболочек на основе моментной теории упругости. Сб. научных трудов МГСУ «Вопросы прикладной математики и вычислительной механики» М., 2001, 34-40 с.
  19.  Белостоцкий А. М., Сутурин И. М. Суперэлементное моделирование статического и динамического НДС многоэтажных панельных зданий. Сб. научных трудов МГСУ №   5 «Вопросы прикладной математики и вычислительной механики» М., 2002, 57-69 с.
  20. Белостоцкий А. М., Белый М. В., Рассказов Л. Н. Численные исследования НДС систем «сооружение-основание» с учетом нелинейных реологических свойств грунтов. Труды XX международной конференции «BEM&FEM-2003», С-Петербург, 2003, 75-82 с.
  21. Белостоцкий А. М., Сидоров В.Н, Каличава Д. К. Сравнительный анализ программных комплексов СТАДИО и Robot на задачах расчета многоэтажных зданий. Труды XX международной конференции «BEM&FEM-2003», С-Петербург, 2003, 82-88 с.
  22. Белостоцкий А. М., Сутурин И. М. Опыт применения тонкостенно-оболочечных КЭ на основе моментной теории упругости в расчетах пространственных конструкций, зданий и сооружений. Труды XX международной конференции «BEM&FEM-2003», С-Петербург, 2003, 88-95 с.
  23. Белостоцкий А. М., Белый М. В. Расчетная нормативная оценка прочности железобетонных плит с учетом нелинейных эффектов образования трещин. Сб. научных трудов МГСУ «Вопросы прикладной математики и вычислительной механики», М., 2003 96-107 с.
  24. Белостоцкий А. М., Сидоров В. Н., Каличава Д. К., Галагуз Ю. П., Чамов Б. М. Статический и динамический расчет многоэтажных зданий. Сравнительный анализ программных комплексов СТАДИО и Robot. Сб. научных трудов МГСУ «Вопросы прикладной математики и вычислительной механики», М., 2003, 107-116 с.
  25. Белостоцкий А. М., Каличава Д. К. Сравнительный анализ программных комплексов СТАДИО и Robot Millennium для расчета строительных конструкций. САПР и графика. 2004, №    4, 66-75 с.

В 1998 году, аккурат через два месяца после дефолта, в Московском государственном университете природообустройства (МГУП) была успешно защищена докторская диссертация «Численное моделирование статического и динамического напряженно-деформированного состояния пространственных систем „сооружение — основание — водохранилище“ с учетом нелинейных эффектов открытия-закрытия швов и макротрещин», написанная мною «без отрыва от производства» за несколько месяцев и аккумулирующая наработки без малого двадцати лет. В диссертации программному комплексу СТАДИО посвящена целая глава, а результаты всех других разделов базируются на подходах, методиках и алгоритмах, в комплексе реализованных. Не скрою, одним из аргументов проведения этой трудоемкой процедуры (основной, конечно, порадовать маму, которая была и на защите) я считал интересы фирмы, существованию которой в стране с неискорененными византийскими традициями сильно помогают звания, регалии и эполеты. И, к счастью или сожалению, как показала дальнейшая практика, этот аргумент срабатывает.

Сделаем здесь небольшое лирическое отступление. Существовали варианты, на какую тему писать диссертацию и, соответственно, по какой специальности и где ее защищать. Варианты эти отражали широту тематики, которой мы занимались, и включали направления теории/практики численного моделирования, энергетического машиностроения, атомного строительства и, наконец, гидротехнического строительства. Для себя принял такое решение: буду писать диссертацию по специальности, наиболее полно отражающей интересные работы, выполненные по СТАДИО в 1996-1997 годы. Здесь безусловным лидером по новизне и сложности было численное исследование бетонной плотины Танг-Е-Дук (Иран) с учетом стадийности возведения и контактного взаимодействия со скальным каньоном — так выбор пал на «гидротехническое строительство». Отдельное спасибо д.т.н., проф. М.В. Белому за неоценимый вклад в развитие численных диссертационных основ, а д.т.н., проф. Г.М. Каганову — за мудрую настойчивость в подталкивании меня к защите в МГУП.

В 2002 году по приглашению моих «золотовских» друзей я посетил США, и, наряду с другими, фирму ABAQUS Inc., где тогда уже работал на позиции ведущего разработчика Владимир Бельский, а также Андрей Ларионов и Марина Булгакова. Отчетливо осознал две вещи: что именно так себе представлял, как следовало бы организовать разработку СТАДИО, будь на то условия (прежде всего, инновационная экономика, требующая и впитывающая как губка эти разработки), и что в обозримом будущем ничего подобного России не угрожает. Стало грустно, но как-то даже полегчало…

4.3. СТАДИО в НИЦ СтаДиО, в условиях внешней и внутренней конкуренции 2004 года по настоящее время). 

Почему же я считаю 2004 год важной вехой в долгой дороге СТАДИО, а стало быть, и в нашей судьбе? Все объясняется предельно просто — 14 февраля случилось обрушение конструкций покрытия аквапарка СОК «Трансвааль-парк», приведшее к гибели 28 посетителей и серьезным травмам более 100. С апреля-мая, после большой предварительной работы, НИЦ СтаДиО по заданию Прокуратуры Москвы в качестве ведущей научной организации приступил к расчетно-экспериментальным исследованиям ходе судебной строительно-технической экспертизы), целью которых было выяснить причины и механизмы обрушения, дать ответы на извечные вопросы «Кто виноват?» и «Что делать?».

А с этого места – подробнее, как это связано с изменением статуса СТАДИО. Вот как: в ходе экспертных исследований впервые были выполнены и сопоставлены результаты альтернативных расчетов по программным комплексам СТАДИО, Лира, SCAD, ANSYS и ABAQUS. СТАДИО с очевидностью показал конкурентоспособность по результатам статических и динамических расчетов для линейных постановок. Но, наяву прочувствовав на реальном сложном объекте удобство, универсальность и вычислительную мощь ANSYS, универсальность и вычислительную мощь ABAQUS, удобство и строительную ориентированность Лиры и SCAD, мы не могли не задаться вопросом: а не много ли мы теряем (прежде всего, интересные и уникальные объекты и задачи), делая ставку на использование только родного программного продукта? Вопрос риторический, ответ очевиден. С этого времени и начался трудный для СТАДИО период жизни в условиях не только внешней, но и внутренней конкуренции.

Нет, СТАДИО не остался без работы:

  • Экспертные расчетные исследования НДС состояния несущих конструкций ледового дворца спорта на Ходынском поле (Москва, Хорошевское шоссе). Альтернативные, в сопоставлении с ANSYS, расчетные исследования для «Мегаспорта». Заказчик – ГК «Техстрой», 2005 г.;
  • Экспертные исследования НДС, прочности и устойчивости здания Басманного рынка с целью выявления и анализа причин его обрушения (23 февраля 2016 года). Альтернативные, в сопоставлении с ANSYS и Лира, расчетные исследования. Заказчик – Прокуратура Москвы, 2006-2007 год;
  • Расчетные исследования НДС, прочности и устойчивости несущих конструкций гипермаркета . Волжский) при учете весовых, снеговых и ветровых нагрузок и локальных аварийных (прогрессирующее обрушение) воздействий. Заказчик – «Кочак ….Иншаат», 2007 г.;
  • Расчеты фундаментной плиты гостинично-делового комплекса (Москва, Поклонная ул., вл.9) с уточненным учетом грунтового основания и надфундаментных конструкций для значимых стадий возведения, физической нелинейности железобетона. Заказчик –Моспроект-2, Финцентр-МВБ, 2007 г.;
  • Расчетные исследования НДС, прочности и устойчивости зданий РДЭС ряда АЭС при действии статических, ударно-волновых и сейсмических нагрузок. Заказчик – АО «РОСЭП», 2005-2007 гг.;
  • Расчетно-экспериментальные исследования НДС и прочности несущих металлоконструкций каркаса НВП Камской ГЭС при статических и вибрационных воздействиях учетом вибраций при пропуске паводка). Заказчик – ОАО «Камская ГЭС», 2008 г.;
  • Расчет сейсмических спектров ответа для зон крепления барабан-сепараторов пара, сосудов и технологических трубопроводов в главном корпусе Билибинской АЭС. Заказчик – ОАО «Концерн Энергоатом», 2009 г.
  • Расчет поэтажных спектров ответа на отметках установки и раскрепления технологического оборудования и трубопроводов ВБ Билибинской АЭС по расчетным акселерограммам ИФЗ РАН. Заказчик – ОАО «Концерн Росэнергоатом», 2012 г.

Более того, в 2011 году СТАДИО был успешно аттестован в НТЦ ЯРБ Ростехнадзора в составе программного комплекса АСТРА-АЭС в части расчетов температурного и напряженно-деформированного состояний по пространственно-оболочечным и объемным схемам МКЭ.

Что же происходило на фронте разработок?

  • развитие интерактивного графического интерфейса для пре- и постпроцессора Windows-версий СТАДИО-2005, …, СТАДИО-2015 (А.Л. Потапенко);
  • пополнение библиотеки решателей эффективными прямыми разреженными и итерационными с предобуславливанием из открытых пакетов (А.Л. Потапенко);
  • разработка верификационного отчета СТАДИО.

Сегодня допустимая размерность задач составляет: число узлов и конечных элементов — до 4 000 000, количество вычисляемых собственных частот и форм — до 4 000.

Публикаций и выступлений по СТАДИО-тематике за этот период — несть числа. 

Но, скажем честно, в нашем фирменном сегменте расчетного обоснования объектов гражданского строительства его теснят верифицированные программные комплексы ANSYS (уникальные здания и сооружения, нелинейные большеразмерные задачи) и SCAD (как альтернатива для зданий и сооружений).

5. СТАДИО 40 лет спустя. Что дальше? «Нам не дано предугадать…»

Этот вопрос занимает меня, и, скажу честно, я не знаю выверенного ответа на него, как знал 30, 20 и даже 10 лет тому назад. Да, конечно, коммерческое будущее СТАДИО четко просматривается, как и сейчас, в составе программного комплекса АСТРА-СТАДИО (уточненный расчет МКЭ температурного, статического и сейсмического напряженного состояний и прочности деталей трубопроводных систем) и в связке с нашим востребованным трубопроводным программным комплексом АСТРА-НОВА в его судьбе я не сомневаюсь. А исследовательское и образовательное — как полигона всяческих вычислительных упражнений и инноваций (например, численно-аналитических).

Может ли малая частная компания без какой-либо государственной или иной внешней поддержки ее не было, нет и не предвидится) позволить себе роскошь разработки конкурирующего наукоемкого универсального программного комплекса (СТАДИО), успешно развивая при этом собственный специализированный коммерческий софт (АСТРА-НОВА) и используя сторонние «тяжелый» (ANSYS) и специализированные пакеты (SCAD, Лира) для расчетов ответственных и уникальных объектов строительства и машиностроения?

Но все же не хочется, чтобы СТАДИО стал уходящей натурой, уподобился «чемодану без ручки, который и нести неудобно, и бросить жалко». А ведь действительно жалко, хотя и послужил он, дай бог всякому. Давайте подумаем вместе. Чиновников, менеджеров и коммерсантов с окучиванием богатой дебютной идеи «импортозамещения» просьба не беспокоить.

Подумаем, решим, а потом и сделаем!

6. Благодарности

Разработка и апробация алгоритмов, создание и развитие реализующего комплекса программ СТАДИО и численные исследования проводились в периоды учебы автора в МЭИ (1975-76 гг.), работы в Гидропроекте (1976-1980 гг.), НИСе Гидропроекта (1980-1987 гг.), НИЧе Атомэнергопроекта (1987-1991 гг.) и НИЦ СтаДиО (1991 г. — по настоящее время).

Выражаю искреннюю признательность всем, кто был и есть с нами на этом долгом пути:

  • проф., д.т.н. М.В. Белому, Б.М.Чамову, И.К.Чамову, А.Е. Жаворонкову, А.В. Ермакову, Г.А. Вороновой, Ф.Л. Школьниковой, Е.А. Ульяновой, А.Л. Потапенко, к.т.н. К.И. Островскому, А.А. Аулу, А.И. Нагибовичу  (НИЦ СтаДиО, НОЦ КМ МГСУ),
  • Е.Г. Пикусу, к.т.н. Я.И. Натариусу, Н.А. Колобовой, Л.Н. Чемельковой, В.А. Мебель, А.В. Руцкому ( «Гидропроект» им. С.Я. Жука),
  • проф., д.т.н. Р.М. Шнейдеровичу, к.т.н. В.А. Петушкову, члену-корреспонденту РАН Н.А. Махутову (Институт Машиноведения РАН),
  • проф., д.т.н. А.Б. Золотову, проф., д.т.н. В.Н. Сидорову, проф., д.т.н. В.Е.Булгакову, к.т.н. В.Г.Бельскому, к.т.н. А.Н. Ларионову , к.т.н. И.В. Ширинской (МИСИ-МГСУ, ЦНИИСК им.Кучеренко),
  • к.т.н. А.В. Нефедову, д.т.н. А.М. Прудовскому, к.т.н. М.Х. Каплану, д.т.н. И.Н. Иващенко, к.т.н. Б.В. Фрадкину и С.П. Новикову (НИС Гидропроекта-АО НИИЭС),
  • проф., д.т.н. Г.М. Каганову, к.т.н. И.М.Евдокимовой, к.т.н. В.А. Земнюкову, к.т.н. М.И. Зборовской и С.П. Курочкину (МГМИ-МГУП),
  • проф., д.т.н. В.Я. Гече, к.т.н. А.Н. Горшкову, к.т.н. Е.А. Канунниковой (НПП ВНИИЭМ),
  • к.т.н. В.Л. Камзолкину (ВНИИАМ, ВНИИГОЧС),
  • специалистам проектно-конструкторских, научно-исследовательских и учебных институтов (отделения институтов «Гидропроект» и  «Атомэнергопроект», АО НИИЭС,  «Енергопроект» (Болгария), «Сельэнергопроект», «Моспроект-2», ЦНИИСК, ВНИИ Атомного машиностроения, ОКБ  «Гидропресс», «Красная звезда», Чеховский машзавод, МГСУ и др.) и действующих электростанций (Загорская ГАЭС, Игналинская АЭС, АЭС «Козлодуй» и др.), способствовавших внедрению программно-алгоритмических разработок и результатов исследований. 

Я не счел необходимым помещать в траурную рамку тех, кто ушел. Мы помним о них, а пока помним, они с нами.

Спасибо всем, кто прочел эти краткие СТАДИО-мемуары или хотя бы их часть, и большое спасибо тем, кого это зацепило.

С у., АМБ

 

 

О компании
Программные комплексы
Наука и образование
Загрузки
Контакты
© 1991-2017 НИЦ СТАДИО. Копирование материалов допускается с разрешения правообладателей сайта. Наш интернет-ресурс, носит исключительно информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ. Для получения точной информации о НАЛИЧИИ и СТОИМОСТИ товара обращайтесь к консультантам и менеджерам нашей компании. HostCMS.
Яндекс.Метрика