Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Численное моделирование деформирования и разрушения тонкостенных конструкций Шутов, Алексей Валерьевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шутов, Алексей Валерьевич. Численное моделирование деформирования и разрушения тонкостенных конструкций : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.02.04 / Ин-т гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН.- Новосибирск, 2004.- 18 с.: ил. РГБ ОД, 9 04-5/1978-1

Введение к работе

Актуальность проблемы. Работа посвящена постановке и решению задач о деформировании и разрушении тонкостенных конструкций. Типичными задачами подобного рода являются задача о разрушении шлема древнего воина при ударе мечем, задача о разрушении защитного козырька здания или о разрушении нефтяного танкера. Опыт эксплуатации инженерных сооружений изобилует примерами использования частично разрушенных конструкций из оболочек и пластин, для безопасной эксплуатации которых необходимо знать дальнейшую картину растрескивания. Актуальность решения таких задач вызвана высокими требованиями к надежности и безопасности тонкостенных конструкций, применяемых на практике.

Моделирование зарождения и распространения трещин в тонкостенных конструкциях находится на стыке трех интенсивно развивающихся направлений механики деформируемого твердого тела (МДТТ): механики разрушения, теории оболочек и численных методов решения нелинейных задач МДТТ.

Целью работы является построение, исследование и применение расчетных схем, полученных с помощью МКЭ, для моделирования разрушения тонкостенных конструкций.

Задачи исследования.

Представить современный подход применения МКЭ для решения нелинейных задач МДТТ.

Развить МКЭ в применении к задачам нелинейного деформирования тонкостенных конструкций.

Применить МКЭ для решения прикладных проблем о деформировании и разрушении тонкостенных конструкций.

Методы исследования. Для анализа напряженно-деформированного состояния трехмерных тел используются методы прикладной математики и МДТТ. Для построения расчетных схем применяется МКЭ. Для создания конечно-элементной модели и визуализации результатов расчетов применяются прикладные программные комплексы.

Достоверность полученных в работе результатов определяется корректным применением методов МДТТ и вычислительной математики, соответствием полученных результатов известным результатам, решением тестовых задач.

Научная новизна работы заключается в следующем:

і 1>йС. НАЦИОНАЛЬНА! БИБЛИОТЕКА

! гака»

  1. Предложены новые модели материала и численные процедуры построения определяющих соотношений, позволяющие по заданной истории деформирования материальной точки определять тензор напряжений.

  2. Полученные модели материала внедрены в конечно-элементный комплекс PIONER, в результате построены новые расчетные схемы.

  3. Проведен анализ расчетных схем хрупкого разрушения. Исследован вопрос корректности предсказания линии трещины.

  4. Поставлена и решена новая задача о деформировании балки с неклассическими условиями шарнирного опирання на торцах.

  5. Получен и математически обоснован метод, позволяющий при некоторых допущениях сводить динамические задачи теории упругости к статическим.

  6. Предложена математическая модель ударного взаимодействия стрелы и панцирного покрытия. Задача решена с учетом трех видов нели-нейностей: физической, геометрической и контактной.

Практическая ценность работы.

  1. Разработаны и исследованы модели материала для учета хрупкого разрушения тонкостенных конструкций. Получен пакет программ, пригодный для решения практических задач о зарождении и распространении трещин вплоть до полной потери несущей способности.

  2. Показано, что при проведении практических расчетов постановка условий шарнирного опирання должна проводиться с особой тщательностью. Приведен пример, когда проектирование технических конструкции на основе классической теории балок дает погрешность в предсказании прогибов порядка 100 процентов.

  3. Показано, что применяемая на практике схема исключения конечных элементов не пригодна для описания картины растрескивания при хрупком разрушении.

Работа проведена в рамках работ по грантам РФФИ №01-06-80245-а и №02-01-00195, междисциплинарному интеграционнму проекту СО РАН (2003 г.) №129, гранту Президента Российской Федерации №НШ-319.2003.1 и гранту №А03-2.10-617 Министерства образования Российской Федерации.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на: XL (Новосибирск 2002), XLI (Новосибирск 2003) и XLII (Новосибирск 2004) международных студенческих конференцях «Студент и научно-технический прогресс»; Всероссийской школе-семинаре по современным проблемам механики деформируемого твердого тела (Новосибирск 2003); Всероссийском совещании по деформированию и сейсмичности литосферы (Иркутск 2003); международной конференции "Fracture at multiple dimensions" (Москва 2003).

Полностью работа доложена на научном семинаре кафедры механики деформируемого твердого тела НГУ под руководством член-корр. РАН Аннина Б.Д. (Новосибирск 2004); научном семинаре отдела механики твердого тела Института гидродинамики СО РАН под руководством проф. Корнева В.М. (Новосибирск 2004); научном семинаре Института, вычислительного моделирования СО РАН под руководством проф. Садовского В.М. (Красноярск 2004).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в семи научных статьях.

Личный вклад автора. Автору принадлежат:

  1. Формулировка и обоснование метода сведения динамической задачи теории упругости к статической.

  2. Построение и практическая реализация на ЭВМ моделей хрупкого материала, учитывающих гипотезы теории оболочек.

  3. Результаты исследований расчетных схем хрупкого разрушения.

  4. Численные и аналитические решения, представленные в диссертации.

  5. Математическая модель ударного взаимодействия стрелы и панцирного покрытия.

  6. Пакет сервисных программ пред/постпроцессорной обработки.

Автор выражает благодарность соавторам за проведение совместных работ, и в первую очередь своему научному руководителю, доктору физико-математических наук С.Н. Коробейникову.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, введения и заключения. Во введении представлен обзор работ, имеющих отношение к содержанию диссертации. В начале каждой главы приводится краткое содержание ее параграфов. В конце глав сформулированы выводы по результатам исследований. Общий объем диссертации составляет 137 страниц, втом числе 37рисунков, 4таблицы и список литературы, включающий 134 наименования.