1. АРХИТЕКТУРА И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ С 
ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМОЙ


1.1 Архитектура программной системы


Система моделирования ФРУНД состоит из нескольких программных модулей, 
выполняющих  различные функции при расчете динамики исследуемого объекта. 
Список имен выполняемых модулей:
avmodel*  - ввод тел в библиотеку,
crmodel*  - ввод структуры и параметров расчетной схемы,
vizual*      - визуализация и редактирование геометрии  и  расчетной схемы,
umnform  - нормирование  коэффициентов  форм упругих тел,
obpron     - сглаживание случайного микропрофиля,
model32   - генерация уравнений движения модели,
sbor32     - сборка  программы  интегрирования уравнений движения,
rashet32   - интегрирование уравнений движения,
anaz         - обработка  результатов расчета (интегрирования),
viv           - вывод результатов обработки,
benafin*   - визуализация графиков,
multic*     - анимация движений,
frund      - сервисная оболочка для работы с системой,
hf           - справочник по системе.
Програмы системы работают в операционной системе MS DOS, версии 5.0 и 
выше.
В  систему  входит также  библиотека  объектных модулей rashet32.lib. Кроме 
того, система для своей работы использует компилятор с языка ФОРТРАН и сборщик 
программ. В частности используется Microsoft FORTRAN PowerStation Version 1.0.
Для моделирования  колебаний транспортных средств могут поставляться 
файлы с значениями ординат микропрофиля некоторых дорожных покрытий,  
полученные прямыми замерами.

1.2 Установка программной системы


Все системные файлы ФРУНДа должны лежать в директории с именем UTILF. 
Для установки системных файлов, находясь в этой директории нужно набрать строку
arj x -v utilf.arj
Директория UTILF должна быть включена в PATH. В autoexec.bat требуется 
добавить строку «SET FRUND = dirname», где dirname - полное имя директории 
UTILF.
Перед первым запуском программы следует также поставить полное имя 
библиотеки rashet32.lib, которая находится в директории UTILF, в файле rashet32.bld.
Оболочка системы - bat файл с именем frund использует в работе редактор 
текстов, в качестве которого может применяться любой из имеющихся в 
распоряжении пользователя редакторов. Для настройки  на  требуемый редактор 
нужно внести имя его вызываемого модуля в файл editor.dat директории UTILF. По 
умолчанию используется редактор Multi-Edit - в файле  editor.dat занесено "me".
Передача данных между программами системы осуществляется с помощью 
рабочих файлов, скрытых от пользователя.
Информация о расчетной схеме и геометрии хранится в файлах с 
произвольными именами и запрашивается программами при необходимости.
Система использует несколько файлов с постоянными именами в которых 
хранится управляющая информация для численного решения. При работе в оболочке 
система автоматически переименовывает необходимые управляющие файлы. При 
прямом вызове программ это должен учитывать сам пользователь. Соответствия 
между расширениями имен файлов в оболочке и файлами с постоянными именами 
следующие:
*.mhl - modhelp;
*.upr - uprf;
*.ico - initcond.inp;
*.int - epsilon.dat;
*.rhl - rashelp.
Программы, помеченные в п.п. 1.1. звездочкой, могут работать в двух режимах 
ввода данных - запрос входного файла с терминала и считывание имени входного 
файла из вспомогательного файла. Режим работы определяется управляющей 
переменной хранящейся в файле с именем  *.cnt , где * - имя программы. Значение 
управляющей переменной 0 - ввод  по  запросу , 1 -считывание из файла *.tmp, где * 
имя программы.


1.3 Организация расчетов в системе


Работа с системой может производиться непосредственно вызовом 
соответствующих программ или из сервисной оболочки. Работа из сервисной оболочки 
предполагает определенную дисциплину расширений имен файлов, которая 
представлена непосредственно в самой оболочке. Для работы без оболочки 
необходимо во всех файлах с расширением cnt в директории UTILF заменить число 1 
на 0.
Ниже рассматривается работа каждого программного модуля совместно с 
пунктом меню оболочки, который ему соответствует.
Работу с моделями рекомендуется проводить в индивидуальных директориях 
для каждой модели. 
Для вызова оболочки набирается команда frund, и далее работа ведется по 
пунктам меню.
Работа без оболочки производится вызовом соответствующих программ, но при 
этом нужно самостоятельно следить за именами файлов с данными и файлами с 
управляющей информацией.


1.4 Последовательность работы с системой


Программная система  функционально разбита на две части (два шага) - шаг 
МОДЕЛЬ и шаг РАСЧЕТ. На шаге МОДЕЛЬ создается численная модель заданной 
структуры. На шаге РАСЧЕТ производится интегрирование уравнений движения, 
обработка и вывод результатов решения. На шаге РАСЧЕТ может проводится 
многократная модификация численных значений параметров модели и повторные 
расчеты без изменения структуры модели.


1.4.1 Создание модели и программы ее решения (шаг МОДЕЛЬ)


1.4.1.1  Описание расчетной схемы


Описание расчетной схемы производится на специальном языке - см. РАЗДЕЛ 
2. Расчетная схема задается двумя частями - структурой и параметрами.
Описание структуры расчетной схемы заносится в произвольный файл с 
расширением mdl, а описание параметров в файл с расширением ras. Эти файлы могут 
непосредственно набираться пользователем с помощью редактора текстов, или 
формироваться в из программы vizual - пункт меню оболочки - ’Редактирование 
геометрии и структуры’.
При описании структуры расчетной схемы модели используются типы 
функций, определяющих силовую характеристику связей (соединительных элементов) 
и силы нагрузки (спец. силы) приведенные в РАЗДЕЛЕ 6. Для описания тел 
используются существующие в библиотеке типы подсистем (тел) или, при 
необходимости, создаются новые - см. РАЗДЕЛ 7.
Для упрощения описания расчетной схемы можно использовать существующие 
и создавать новые макроопределения - п.п.2.6.


1.4.1.2 Ввод структуры расчетной схемы


Ввод расчетной схемы проводится программой crmodel - пункт меню оболочки 
- ‘Ввод структуры расчетной схемы’. При инициировании этого пункта меню 
требуется указать файл с параметрами модели - файл с расширением mdl. В файл  
crmodel.ls дублируется содержимое входного файла с диагностикой ошибок.
При работе из оболочки перед запуском программы ввода crmodel входной 
файл обрабатывается препроцессором, раскрывающим макроопределения. Результат 
работы препроцессора на шаге МОДЕЛЬ сбрасывается в файл с постоянным именем 
modelp.mdl.
Если в расчетную схему входят упругие подсистемы, то после ввода расчетной 
схемы нужно обязательно нормировать их собственные формы в соответствии с 
системами единиц, которые использовались при расчете конечно-элементной модели и 
которые будут использоваться при расчете данной модели. Такая нормировка 
производится программой umnform - пункт меню оболочки - ‘Нормировка 
коэффициентов форм упругих тел’, для каждой подсистемы отдельно - см. РАЗДЕЛ 5.
После ввода структуры расчетной схемы образуются или обновляются 
следующие файлы:
? ********.gmr - файл с геометрией всей модели, где ******** - код задачи;
? ******NP.gmr - файлы с геометрией тел в формате аниматора, где ****** - 
первые шесть символов кода задачи, NP - номер подсистемы. Указанные 
файлы в дальнейшем используются аниматором;
? ******NP.suz - файлы соответствия номеров узлов в конечно-элементной 
модели и номеров в изображении тела (для упругих тел), где ****** - первые 
шесть символов кода задачи, NP - номер подсистемы;
? ********.anc - управляющий файл для аниматора, где ******** - код задачи;
? default.upr - файл с управляющей информацией для решения и обработки, в 
котором сгенерированы контрольные точки по коду 19 для всех тел (вывод 
данных для анимации движения). Если для какого либо тела не задана 
геометрия, то в этом файле тело будет пропущено;
? default.ico - файл с начальными условиями для интегрирования, в котором за 
начальное положения тел приняты их положения, заданные геометрией;
? defaulm.upr - файл описания контрольных точек для обработки результатов 
решения, описанные в макроопределениях - п.п. 2.6;
? default.mhl - файл с дополнительными данными о расчетной схеме, 
необходимый, например, при расчете больших движений - п.п. 9.3.
После ввода структуры расчетной схемы можно посмотреть геометрию всей 
модели программой vizual. Геометрия модели строится объединением изображений 
отдельных тел, которые хранятся в библиотеке тел. Файл с геометрией всей модели - 
********.gmr.


1.4.1.3 Формирование уравнений движения  и генерация программы их 
интегрирования


Формирование уравнений и генерация программы  их  решения производится 
программой  model32 - пункт меню оболочки - ‘Генерация модели - шаг МОДЕЛЬ’. 
При запуске этого пункта запрашивается файл с дополнительными данными для шага 
МОДЕЛЬ, как правило это файл default.mhl.
После отработки этого пункта образуются следующие файлы:
? idant.inf - в файл выводятся для справок список параметров, полученных  
уравнений движения, и символический вид самих уравнений;
? fpravf, fpravff - подпрограммы вычисления правых частей уравнений 
движения, в первом файле содержится заголовок подпрограммы, во втором - 
исполнимые операторы;
? fpravfl, fpravffl - подпрограммы вычисления линейных составляющих правых 
частей уравнений движения, в первом файле содержится заголовок 
подпрограммы, во втором - исполнимые операторы;
? fas1, fas2.. - файлы подпрограмм вычисления коэффициентов уравнений 
связей;
? fsila.for - файл подпрограмм вычисления сил в соединительных элементах и 
от нагрузок;
? defaults.upr - файл описания контрольных точек для вывода графиков сил в 
соединительных элементах. Все контрольные точки в этом файле 
закомментированы;
? animasil.upr - файл описания контрольных точек для показа сил при 
анимации. Все контрольные точки в этом файле закомментированы;
? pointsil - файл указания точек приложения сил при анимации. Все описания 
точек в этом файле закомментированы. Порядок следования точек в этом 
файле соответствует порядку контрольных точек в файле animasil.upr;
? ********.sel - файл с описанием изображений соединительных элементов 
при анимации. Все описания в этом файле закомментированы.
Для программы model32 существует несколько файлов с ключами, задающими 
особенности генерирования уравнений движения. К таким файлам относятся - weight и 
signv.
Учет изменения направления силы веса. При использовании уравнений малых 
перемещений не учитывается эффект 'маятника', определяемый проекцией силы веса 
на плоскость XY (горизонтальную плоскость).
В уравнениях малых движений это эквивалентно добавлению в уравнения 
движения тела по X и Y проекций ускорения свободного падения на эти оси от углов 
поворота тела вокруг этих же осей.
Для включения во ФРУНДе этой возможности перед генерацией модели в файл 
WEIGHT нужно ввести 1. При отсутствии этого файла, эффект маятника не  
учитывается.
Указание направления перемещения профиля кинематического возмущения. По 
умолчанию предполагается, что микропрофиль под колесом двигается в 
отрицательном направлении оси X. Для задания движения в положительном 
направлении, в файл с именем signv заносится значение 2.
В  случае  моделирования больших движений тел перед запуском  программы  
model32  готовится  соответствующий  файл modhelp - см. п.п. 9.3.1.


1.4.1.4 Сборка программы интегрирования уравнений движения


Сборка программы интегрирования  производится  пакетным файлом sbor32.bat 
- пункт меню оболочки - ‘Сборка программы решения уравнений модели’.
Процедура производит компиляцию программ вычисления правых частей 
уравнений и сборку их с постоянными модулями процедур интегрирования 
(библиотека rashet32.lib).
После окончания работы пакетного файла образуется программа (загрузочный 
модуль) с именем  rashet32.exe, которая в дальнейшем используется для конкретных 
расчетов по данной расчетной схеме. После окончания работы процедуры sbor32 все 
объектные модули программы вычисления правых частей для данной модели 
автоматически уничтожаются.



1.4.2 Интегрирование уравнений движения (шаг РАСЧЕТ)


1.4.2.1 Описание параметров уравнений движения


Описание параметров уравнений движения производится на специальном языке 
- см. РАЗДЕЛ 2.
Описание параметров модели заносится в произвольный файл с расширением  
ras. Этот файл может непосредственно набираться пользователем с помощью 
редактора текстов, или формироваться в из программы vizual - пункт меню оболочки - 
.’Редактирование геометрии и структуры’.
В случае необходимости готовятся также файлы со случайным микропрофилем 
- см. п.п. 5.1.


1.4.2.2 Ввод параметров математической модели.


Ввод параметров математической модели производится программой crmodel 
аналогично шагу МОДЕЛЬ. В оболочке системы соответствующий пункт меню - ‘Ввод 
параметров расчетной схемы’. При инициировании этого пункта меню требуется 
указать файл с параметрами модели - файл с расширением ras. 
При работе из оболочки перед запуском программы ввода crmodel входной 
файл обрабатывается препроцессором, раскрывающим макроопределения. Результат 
работы препроцессора на шаге РАСЧЕТ сбрасывается в файл с постоянным именем 
rashetp.ras. После ввода структуры расчетной схемы образуются или обновляются 
следующие файлы:
? default.rhl - файл с дополнительными данными для шага РАСЧЕТ, 
необходимый, например, при расчете больших движений - п.п. 9.3.2,
? crmodel.ls - протокол ввода параметров с сообщениями об ошибках.
Все пропущенные в файле описания параметров модели инерционные и 
геометрические параметры берутся из библиотеки. Другими словами блоки BL31 и 
BL32 могут быть опущены в описании параметров модели.
Если геометрия тела была откорректирована и тело заново занесено в 
библиотеку со старым номером типа, то для учета этих изменений перед расчетом 
параметры модели вводятся заново.


1.4.2.3 Интегрирование уравнений движения


Интегрирование уравнений движения производится программой rashet32, 
полученной на шаге МОДЕЛЬ. В оболочке системы соответствующий пункт меню - 
‘Решение уравнений модели - шаг РАСЧЕТ’.
При инициировании этого пункта меню требуется указать следующие файлы:
? файл с дополнительными данными для шага Расчет, расширение rhl;
? файл с начальными условиями интегрирования, расширение ico. При первом 
запуске расчета это может быть файл default.ico;
? файл с параметрами расчета кинематических пар, расширение int. Описание 
структуры файла - п.п. 9.10;
? файл с управляющей информацией для интегрирования уравнений движения 
- п.п. 3.2.
При наличии в расчетной схеме случайного возмущения программа 
запрашивает файлы с ординатами микропрофиля дороги.
При использовании расчетных схем автомобилей с большими движениями тел, 
программа выдает запрос на учет в начальных условиях скорости движения. При 
утвердительном ответе начальные условия по первым производным увеличиваются на 
величину скорости движения автомобиля, а микропрофиль считается неподвижным. 
При отрицательном ответе микропрофиль перемещается со скоростью движения 
автомобиля.
Начальные условия для интегрирования считаются нулевыми, если не заданы 
специально - см. п.п.3.6.
При расчете собственных частот и форм колебаний системы дополнительная 
информация задается в файле с именем epsilst    - см. п.п. 3.3.
После отработки программы интегрирования уравнений образуются следующие 
файлы:
? rezr - рабочий файл с результатами интегрирования, которые используются 
затем для обработки и вывода;
? default.ico - файл с конечным положением интегрируемой системы, который 
в дальнейшем можно использовать как начальные условия для других 
расчетов.


1.4.3 Обработка и вывод результатов решения


1.4.3.1 Описание вида обработки и вывода


Описание вывода требуемых параметров движения конструкции и их 
характеристик производится в файле с постоянным именем uprf - см. РАЗДЕЛ 4.


1.4.3.2 Обработка результатов интегрирования


Обработка результатов интегрирования производится программой anaz  по 
заданному в п.п. 1.4.3.1. описанию обработки. При работе в оболочке 
соответствующий пункт меню - ‘Обработка результатов решения’. При инициализации 
этого пункта меню требуется указать файл с описанием контрольных точек для 
обработки - расширение upr - п.п. 4.1.
Результаты обработки записываются в рабочий файл с именем rean. При 
обработке результатов производится только расчет тех или иных характеристик 
параметров движения модели и подготовка их к выводу.


1.4.3.3 Вывод результатов обработки


Вывод результатов обработки производится программой viv. При работе в 
оболочке соответствующий пункт меню -‘Вывод результатов решения’.
После отработки программы вывода результатов образуются следующие файлы:
? benafi.bnf - файл с графиками для программы просмотра;
? rezob - файл с результатами имеющими табличное представление (алфавитно 
- цифровая информация).
Обработка и вывод результатов может задаваться и производиться многократно 
без повторного интегрирования уравнений.


1.4.3.4 Просмотр графиков


Просмотр графиков производится программой benafin. При работе в оболочке 
соответствующий пункт меню -‘Просмотр графиков’. При инициализации этого 
пункта меню требуется указать файл с графиками - расширение bnf - п.п. 4.4.


1.4.3.5 Анимация движений


	Анимация движений производится программой multic. При работе в оболочке 
соответствующий пункт меню - ‘Анимация движений’. При инициализации этого 
пункта меню требуется указать файл для аниматора - расширение anc - п.п 4.5.


1.5 Использование макро в оболочке


	При работе в оболочке существует возможность запоминать 
последовательность вызываемых пунктов меню и их аргументов, именовать эти 
последовательности и использовать в дальнейшем как одну команду - макро.
	Для записи макро следует нажать клавишу ‘w’, внизу экрана появляется 
надпись ’Запись макро’. После этого можно вызвать несколько пунктов меню с 
указанием файлов данных, требуемых для работы с этими пунктами. При этом сами 
пункты не выполняются, а происходит только формирование bat файла с командами, 
необходимыми для выполнения этого пункта. Для окончания набора макро снова 
нажимается клавиша ‘w’.
	Сформированное таким образом макро содержится в файле с именем 
frundmac.bat. 
	Для запуска макро нажимается клавиша ‘m’. Если макро предполагается 
использовать неоднократно, то файл frundmac.bat имеет смысл переименовать (оставив 
расширение bat), во избежание затирания его при записи другого макро.
	Макро, содержащее пункт меню ‘Решение уравнений модели - шаг РАСЧЕТ’ 
может вводить необходимые исходные данные из файла rashet.inp, для чего эти данные 
нужно предварительно внести в указанный файл. К таким данным относятся имена 
файлов с микропрофилем и признак учета скорости движения транспортного средства 
в начальных условиях.
	Кроме того, такое макро при запуске запрашивает варианты файлов с 
параметрами расчетной схемы (расширение ras). При нажатии клавиши Esc, 
происходит отказ от ввода вариантов и данные вводятся из файла, указанного при 
записи макро. В противном случае нужно указать на предварительно переименованные 
файлы с вариантами параметров, для которых макро проведет последовательные 
расчеты. При обработке результатов файлы с графиками будут иметь имена файлов с 
вариантами параметров с расширением bnf.


1-1

