Preview

Чебышевский сборник

Расширенный поиск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ФИДЕСИС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ БОЛЬШИХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ДИСКЕ

https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-15-27

Полный текст:

Аннотация

В статье приводится конечно-элементный анализ локализации пластических деформаций в  области разрушения модельного диска при вращении. При определенной угловой скорости  вращения диска экспериментально замечается «утяжка». Данный эффект возникает при потери материальной устойчивости, является аналогом известного образования «шейки»  при растяжении образцов. В силу конечности наблюдаемых экспериментальных  перемещений и для обнаружения эффекта «утяжки» в численном эксперименте уравнения  равновесия интегрируются с учетом конечности деформаций. Модельный расчет проведен в  квазистатической постановке с пошаговым увеличением частоты вращения. Пластическое  поведение металллического сплава материала диска описывается согласно предельной  поверхности Губера-Мизеса. Материальные параметры, используемые в расчете  определены из экспериментальной кривой растяжения образца. Определяющие упругопластические соотношения записаны в конечных деформациях с мультипликативной  декомпозицией деформационного градиента на упругую и пластическую компоненты. При полностью пластическом деформировании металлов в силу постоянства первого инварианта  пластических деформаций процесс деформирования близок к изохорному. В таких случаях  линейные изопараметрические конечные элементы проявляют эффект «объемного  локинга», искажающий численный результат. В силу этого в вычислениях используем  двадцати-узловые объемные конечные элементы второго порядка, которые указанной  особенностью не обладают Вычисления проведены на аппаратно — программном комплексе  ИММЕРС — Фидесис. Исследована энерго- и шумо- эффективность кластера в распределенных вычислениях. В заключении статьи приводятся сравнение численных  результатов с экспериментальными данными и уровень энерго-эффективности кластера.

Об авторах

С. М. Абрамов
Институт программных систем имени А. К. Айламазяна РАН
Россия

доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии наук, директор 



С. А. Амелькин
Институт программных систем имени А. К. Айламазяна РАН
Россия

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, руководитель исследовательского центра системного анализа



Л. В. Клюев
ООО “ИММЕРС”
Россия

кандидат технических наук, генеральный директор 



К. Ю. Крапивин
ООО Фидесис
Россия

ведущий программист-алгоритмист




Ю. А. Ножницкий
Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова
Россия

доктор технических наук, заместитель генерального директора — директор  исследовательского центра динамика, прочность, надежность, начальник  отделения динамика и прочность авиационных двигателей 



А. Н. Серветник
Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова
Россия

начальник сектора Государственного научного центра 



А. А. Чичковский
ООО “ИММЕРС”
Россия

директор по развитию



Список литературы

1. Нормы летной годности двигателей воздушных судов. АП-33, 2012 г.

2. Ю.А. Ножницкий, Ю.А. Федина, Д.В. Шадрин, Серветник А.Н. и др. Новые возможности применения разгонных стендов для обеспечения прочностной надежности газотурбинных двигателей // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2015. №3 (14). Часть 1. С.71-86.

3. Servetnik A. Energy-based method for gas turbine engine disks burst speed calculation. 28th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS2012), Brisbane, 2012 [электронный ресурс] URL: http://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2012/PAPERS/888.PDF.

4. Nozhnitsky Yu, Karimbaev K., Servetnik A. Numerical simulation of spin testing for turbo machine disks using energy-based fracture criteria. ASME TURBO EXPO, Copenhagen, 2012 [Электронный ресурс], URL http://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2012/PAPERS/340.PDF

5. Кузьмин Е.П., Серветник А.Н. Исследование поверхности нагружения материалов дисков газотурбинных двигателей при разгонных испытаниях модельных дисков // Наука и образование. 2014. №5. C.330-336. DOI: 10.7463/0514.0710005.

6. Биргер И.А., Шорр Б.Ф. Термопрочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 454 с.

7. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Изд-во иностр. лит.

8. Simo J. C., Hughes T. J. R. Computational Inelasticity. Vol. 7 — Springer Verlag, New York, 1998. — P. 392.

9. Система прочностного анализа Fidesys, [электронный ресурс] URL http://www.cae-fidesys.com

10. Высокопроизводительная вычислительная система IMMERS 6R6, [электронный ресурс] URL: http://immers.ru/sys/immers6r6/

11. Левин В. А., Калинин В.В., Зингерман К.М., Вершинин А.В. Развитие дефектов при конечных деформациях. Компьютерное и физическое моделирование. / Под ред. В.А Левина. – М., Физматлит, 2007. – 392 с.

12. Левин В. А., Вершинин А. В. Численные методы. Параллельные вычисления на ЭВМ Т.2 (Нелинейная вычислительная механика прочности. Цикл монографий в 5 томах под. ред. В.А. Левина). — ФИЗМАТЛИТ Москва, 2015. — С. 544.

13. Морозов Е. М., Левин В. А., Вершинин А. В. Прочностной анализ. Фидесис в руках инженера. — ИЗДАТЕЛЬСКАЯ ГРУППА URSS Москва, 2015. — С. 408.

14. Zingerman K. M., Vershinin A. V., Levin V. A. An approach for verification of finite- element analysis in nonlinear elasticity under large strains // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. — 2016. — Vol. 158. — P. 012104.

15. Numerical analysis of the stress concentration near holes originating in previously loaded viscoelastic bodies at finite strains / V. A. Levin, K. M. Zingerman, A. V. Vershinin et al. // International Journal of Solids and Structures. — 2013. — Vol. 50, no. 20-21. — P. 3119–3135.

16. Об использовании полнофункциональной CAE Fidesys при разработке инновационных изделий ОПК / А. В. Вершинин, В. А. Левин, Е. В. Комолова и др. // Межотраслевая информационная служба. — 2013. — № 4. — С. 38–40.

17. Левин В. А., Вершинин А. В. Промышленный пакет для прочностного инженерного анализа // XI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики. Казань 20-24 августа 2015 г. Сборник докладов. 4480с. — Издательство Казанского (Приволжского) федерального университета Казань, 2015. — С. 2281–2283.

18. Sparsh Mittal and Jeffrey S. Vetter, 2013. A Survey of CPU-GPU Heterogeneous Computing Techniques. ACM Comput. Surv. X, Y, Article 1 (February 2015)


Для цитирования:


Абрамов С.М., Амелькин С.А., Клюев Л.В., Крапивин К.Ю., Ножницкий Ю.А., Серветник А.Н., Чичковский А.А. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ФИДЕСИС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ БОЛЬШИХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ДИСКЕ. Чебышевский сборник. 2017;18(3):15-27. https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-15-27

For citation:


Abramov S.M., Amel’kin S.A., Kljuev L.V., Krapivin K.J., Nozhnickij J.A., Servetnik A.N., Chichkovskij A.A. MODELING THE DEVELOPMENT OF LARGE PLASTIC DEFORMATIONS IN A ROTATING DISK IN THE FIDESYS PROGRAM. Chebyshevskii Sbornik. 2017;18(3):15-27. (In Russ.) https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-15-27

Просмотров: 165


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-8383 (Print)