Preview

Чебышевский сборник

Расширенный поиск

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ДЕФОРМИРУЕМЫХ УПРУГИХ ТЕЛ, ПУТЁМ ИНТЕГРАЦИИ ДВУХ ПАКЕТОВ: EULER И FIDESYS

https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-131-153

Полный текст:

Аннотация

Статья посвящена описанию теоретических основ моделирования движения  деформируемого твердого тела в составе системы и практического опыта реализации такого моделирования на основе интеграции промышленных пакетов инженерного программного обеспечения EULER и Fidesys. Предполагается, что деформируемое тело подвержено  большому движению в составе многокомпонентной механической системы и малым упругим  деформациям [2]. Вывод общих уравнений динамики упругих конструкций впервые  опубликован в [3]. Он базируется на использовании классического (линейного) метода  конечных элементов (МКЭ) и редукции модели методом Крейга-Бэмптона. Никаких  дополнительных приближений не вводится, тем самым получаются уравнения движения  упругих тел в составе системы, наиболее общие в рассматриваемой постановке. Метод  Крейга-Бэмптона [1] - это метод редуцирования КЭ-модели деформируемого тела путем  аппроксимации малых упругих перемещений тела набором допустимых форм: статических  форм от единичных смещений интерфейсных узлов тела и собственных форм колебаний при зажатых интерфейсных узлах. Полная КЭ-модель упругого тела и ее редукция подготавливаются в ПК Fidesys [4] и передаются в ПК EULER для расчета динамики тела в  составе системы. Для представления пространственного движения упругого тела  используется метод присоединенной системы координат (ПСК): эта система координат  определяет движение тела как твердого и относительно нее тело совершает малые упругие  колебания. Уравнения динамики упругих тел выводятся из уравнения Лагранжа второго  рода, в качестве обобщенных координат используется положение ПСК и вектор модальных  координат. Из выражения для кинетической энергии тела получены формулы расчета  обобщенной матрицы масс и вектора сил инерции. Также в статье приведены остальные члены уравнения движения и формулы расчета компонент уравнений связей. В статье  приведен пример реального практического моделирования движения механической системы автомобиля КАМАЗ-5308 с упругой рамой. Для учета деформируемости разработана  конечноэлементная модель рамы с платформой. При моделировании автомобиля и разработке КЭ-модели дополнительные навески на раму и на платформу, деревянный  настил платформы считаются значительно менее жесткими, чем основная конструкция;  кронштейны крепления подвески, кабины считаются очень жесткими по сравнению с самой  конструкцией; не учитываются радиусы скругления и технологические отверстия. В качестве интерфейсных для динамической редукции указаны 26 узлов, соответствующих  местам крепления к раме остальной конструкции автомобиля – подвески, груза и кабины.  После разработки КЭ-модели в ПК Fidesys формируются четыре файла, содержащих  матрицы жесткости и масс, геометрию модели, собственные и статические формы. Полученная модель рамы используется в ПК EULER и рассчитывается в составе  многокомпонентной механической системы. Модель автомобиля с деформируемой рамой  используется для учета влияния динамики автомобиля в целом на напряженно- деформированное состояние рамы в испытании «Переставка».

Об авторах

В. Г. Бойков
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова ООО "АвтоМеханика"
Россия

кандидат технических наук, доцент, кафедра оптимального управления факультета ВМиК

генеральный директор



И. В. Гаганов
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова ООО Фидесис
Россия

студент, механико-математический факультет

программист-разработчик



Ф. Р. Файзуллин
МГТУ им. Н. Э. Баумана ООО "АвтоМеханика"
Россия

аспирант, кафедра СМ1

инженер



А. А. Юдаков
ООО "АвтоМеханика"
Россия

научный сотрудник



Список литературы

1. Craig R.R., Bampton M.C. Coupling of substructures for dynamic analysis // AIAA Journal. 1968. Vol. 6. N 7. P. 1313-1319.

2. Бойков В.Г., Юдаков А.А. Моделирование динамики системы твердых и упругих тел в программном комплексе EULER // Информационные технологии и вычислительные системы. 2011. № 1. С. 42-52.

3. Юдаков А.А. Принципы построения общих уравнений динамики упругих тел на основе модели Крейга-Бэмптона и их практически значимых приближений // Вестник Удмуртского университета. Серия 1: Математика. Механика. Компьютерные науки. 2012. Вып. 3. С. 126–140

4. https://cae-fidesys.com

5. Решение плоской задачи о концентраторе напряжений произвольной формы, образованном в нагруженном теле. Конечные деформации / В. А. Левин, В. В. Калинин, А. В. Вершинин, Г. Е. Пекарь // Известия ТулГУ. Серия "Дифференциальные уравнения и прикладные задачи". — 2006. — Т. 12, № 1. — С. 167–172.

6. 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.

7. Левин В. А. Промышленная система инженерного прочностного анализа ФИДЕСИС. Обзор функциональных возможностей версии 1.5 // Доклады 25-го симпозиума "Проблемы шин, РТИ и эластомерных композитов". 13-17 октября 2014 г. — ООО НПКЦ ВЕСКОМ Москва, 2014. — С. 51–53.

8. Левин В. А. О разработке и использовании полнофункциональной многоплатформенной cae ФИДЕСИС // Материалы Международной научной конференции Современные проблемы математики, механики, информатики. Тула, 17 - 21 сентября 2012 г. — 2012. — С. 192–193.

9. Левин В. А. К разработке универсальной прочностной cae “fidesys”. Модели, методы, результаты // Материалы Международной научной конференции "Современные проблемы математики, механики, информатики"(Россия, Тула, 22-26 ноября 2010 г.). — ТулГУ Тула, 2010. — С. 169– 171.

10. Левин В. А., Морозов Е. М., Матвиенко Ю. Г. Избранные нелинейные задачи механики разрушения (под редакцией В.А. Левина). — ФИЗМАТЛИТ г. Москва, 2004. — С. 408.

11. Левин В. А., Зингерман К. М. Плоские задачи многократного наложения больших деформаций. Методы решения. — Физматлит Москва, 2002. — С. 272.

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

13. 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.

14. Использование суперкомпьютерных технологий в задачах прочности. Пакет fidesys / В. А. Левин, А. В. Вершинин, Д. И. Сабитов и др. // Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности / Под редакцией: академика В.А. Садовничего, академика Г.И. Савина, чл.-корр. РАН Вл.В. Воеводина. — Т. 2 из Суперкомпьютерное образование. — Издательство Московского университета Москва Москва, 2010. — С. 162–166.

15. Левин В. А. К разработке cae-систем для нелинейных задач прочности // Материалы Международной научной конференции "Современные проблемы математики, механики, информатики"(Россия, Тула, 23-27 ноября 2009 г.). — ТулГУ Тула, 2009. — С. 222–224.


Для цитирования:


Бойков В.Г., Гаганов И.В., Файзуллин Ф.Р., Юдаков А.А. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ДЕФОРМИРУЕМЫХ УПРУГИХ ТЕЛ, ПУТЁМ ИНТЕГРАЦИИ ДВУХ ПАКЕТОВ: EULER И FIDESYS. Чебышевский сборник. 2017;18(3):131-153. https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-131-153

For citation:


Boikov V.G., Gaganov I.V., Rafaelyevich F.F., Yudakov A.A. MODELING THE MOTION OF A MECHANICAL SYSTEM CONSISTING OF DEFORMABLE ELASTIC BODIES, BY INTEGRATING TWO PACKAGES: EULER AND FIDESYS. Chebyshevskii Sbornik. 2017;18(3):131-153. (In Russ.) https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-131-153

Просмотров: 140


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


ISSN 2226-8383 (Print)