Регистрация / Вход
Прислать материал

14.574.21.0117

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.574.21.0117
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана (национальный исследовательский университет)"
Название доклада
Разработка программно-технических решений в области промышленного программного обеспечения для моделирования поведения элементов конструкций из современных материалов в экстремальных условиях при механических и немеханических воздействиях
Докладчик
Ренев Сергей Андреевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель: Обеспечение безопасного проектирования элементов конструкций из современных материалов при механических и немеханических воздействиях
Задачи проекта: аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы; разработка алгоритма связанных задач прочности; разработка алгоритма автоматического перестроения геометрии тела и расчетной сетки; разработка программно-технических решений в виде ЭО ПО, реализующих разработанные алгоритмы для различных типов элементов высокого порядка; разработка технической документации; разработка программы и методик экспериментальных исследований; проведение экспериментальных исследований в соответствии с программой; доработка ЭО ПО.

Актуальность и новизна исследования
Актуальность: отсутствие возможностей расчета параметров механики разрушения в отечественных CAE-системах.
Новизна: возможность моделировать процесс разрушения в итерационном режиме; аналитическое вычисление главного критического параметра механики разрушения; вычисление параметров механики разрушения на каждом шаге итерации.

Описание исследования

Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы за период 2009-2013 гг. Были выявлены и рассмотрены критерии разрушения современных материалов при анализе трещиностойкости при механических и немеханических воздействиях.

Исходя из положительных и отрицательных аспектов каждого критерия, принято реализовать расчет таких параметров механики разрушения, как: коэффициент интенсивности напряжений для трех типов трещин (KI, KII, KIII), интенсивность выделения энергий для трех типов трещин (GI, GII, GIII) и J-интеграл. 

Численные методы позволяют определить напряженно-деформированное состояние в рассматриваемой части конструкций или конструкций в целом. В ЭО ПО было принято реализовать метод конечных элементов (МКЭ). Данный метод позволяет проводить линейный, динамический и тепловой анализ, использование МКЭ совместно с функцией «Birth and Death» позволяет реализовать локальное измельчение сетки и выполнить расчет на трещиностойкость. 

Программный алгоритм автоматического перестроения геометрии тела с использованием функций «Birth and Death» основан на изменении топологии КЭ модели и состоит из следующих шагов:

- определение локальной области для перестроения геометрии в соответствии с условием;

-  вычисление новых размеров геометрии тела в локальной области;

- построение геометрии тела в локальной области основной модели;

- сшивка построенной геометрии в локальной области с основной моделью.

В ЭО ПО используются стержневые, пластинчатые, объемные и специальные КЭ первого и второго порядка.

Результаты исследования

Разработанное ЭО ПО использует метод конечных элементов (МКЭ) и обеспечивает решение задач:

а) Линейные решения

  1. расчет напряженно-деформированного состояния (статический расчет);
  2. расчет коэффициентов запаса и форм потери устойчивости.

б) Динамический анализ

  1. определение частот и форм собственных колебаний, в том числе с предварительным нагружением;
  2. расчет вынужденных колебаний моделированием реакции системы в режиме реального времен при заданном законе изменения вынуждающей нагрузки;
  3. расчет усталостной прочности под действием циклической внешней нагрузки;
  4. расчет усталостной прочности при постоянном, переменном и случайном режимах нагружения;
  5. решение задач механики разрушения;
  6. расчет вибрации оснований;
  7. моделирование конструкций при сейсмических воздействиях.

в) Решение связанной термомеханической задачи (расчет температурных полей и вызванных ими механических деформаций, а также радиационное воздействие, смоделированное граничными условиями типа излучения) при больших механических и немеханических воздействиях, прикладываемых одновременно или последовательно.

Преимуществом разработанного ЭО ПО перед аналогичными отечественными программными системами является: решение задач механики разрушения, расчет вибрации оснований, моделирование конструкций при сейсмических воздействиях, расчет подвижных нагрузок, давление контактного типа.  

По отношению к зарубежным системам данного класса можно выделить такие преимущества ЭО ПО, как:

-  ЭО ПО является специализированной системой. Это позволяет значительно снизить затраты на внедрение системы и сосредоточиться на решений прочностных задач (зарубежные системы являются полнофункциональными, и как следствие, очень дорогими);

- ЭО ПО использует другие алгоритмы для решения задач прочности (в частности, модифицированную функцию «Birth and Death»), позволяющие вычислять параметры механики разрушения в итеративном режиме;

- ЭО ПО поддерживает вычисление параметров механики разрушения с использованием КЭ первого и второго порядка (зарубежные системы используют только КЭ второго порядка).

Практическая значимость исследования
Использование ЭО ПО позволит:
- проектировать безопасные элементы конструкций из современных материалов;
- оценивать долговечность и надежность технических систем с уже имеющимися макроскопическими дефектами (трещинами);
- сократить издержки производства, приходящиеся на цикл "конструирование - изготовление".
Постер

Poster_template_IT.ppt