Шкриль Олексій Олександрович. Чисельне моделювання руйнування призматичних тіл на основі напіваналітичного методу скінчених елементів : Дис... канд. наук: 01.02.04 - 2007.
Анотація до роботи:
Шкриль О.О. Чисельне моделювання руйнування призматичних тіл на основі напіваналітичного методу скінчених елементів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.02.04 – механіка деформівного твердого тіла. – Київський національний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, Київ, 2007.
Розроблено підходи до визначення параметрів механіки руйнування і моделювання росту тріщин в просторових призматичних тілах. Отримані розвязувальні співвідношення напіваналітичного методу скінчених елементів для призматичних тіл із змінною площею поперечного перерізу, розроблено алгоритм моделювання розвитку тріщин при циклічному навантаженні, що враховує еволюційний характер руйнування при розв’язанні систем рівнянь МСЕ, реалізовано методику обчислення J-інтеграла, що забезпечує його інваріантність в дискретних моделях МСЕ. Вірогідність результатів підтверджена дослідженнями їх збіжності і порівнянням із результатами інших авторів. Отримано нові розв’язки прикладних задач про визначення КІН в хрестоподібному зразку з тріщиною, моделювання розвитку тріщини в лопатці газової турбіни та визначення J-інтеграла в компактному зразку.
Основні результати, отримані в дисертаційній роботі полягають у наступному:
1. Як свідчить проведений аналіз літературних джерел, існуючі чисельні методи обчислення J-інтеграла в дискретних моделях не забезпечують його інваріантність, а алгоритми моделювання розвитку тріщини не враховують еволюційного характеру зміни НДС при розв’язанні систем рівнянь.
2. Вперше на основі напіваналітичного методу скінчених елементів розроблено ефективні підходи до розв’язання задач нелінійної механіки руйнування просторових призматичних тіл та моделювання розвитку тріщин в просторових тілах при циклічному навантаженні.
В ході виконання роботи вирішено наступні проблеми:
отримано розвязувальні співвідношення для неоднорідного призматичного скінченого елемента для апроксимації просторових призматичних тіл із змінною площею поперечного переріза;
реалізовано новий підхід по обчисленню J-інтеграла за величинами вузлових реакцій та переміщень, який забезпечує його інваріантність до контура інтегрування в дискретних моделях;
розроблено ефективний алгоритм моделювання розвитку тріщин в просторових тілах при дії циклічного навантаження;
здійснено програмну реалізацію розроблених засобів розвязання розглядуваних задач механіки руйнування.
3. Вірогідність отриманих в дисертаційній роботі результатів обгрунтовується шляхом розвязання тестових задач і дослідженнями збіжності результатів в залежності від числа невідомих скінченоелементної моделі а при моделюванні нелінійних процесів – від величини кроків за навантаженням;
4. Отримано нові розвязки прикладних задач. При розв’язанні задачі про розтяг хрестоподібного зразка з тріщиною результати тривимірного і двовимірного розрахунку виявились майже ідентичними, що свідчить про доцільність розв’язання таких задач в двовимірній постановці. Результати моделювання розвитку тріщини і визначення додаткового ресурсу експлуатації лопатки ГТД під дією циклічного навантаження свідчать, що з появою тріщини ресурс експлуатації не вичерпується і може бути збільшеним до моменту надбання тріщиною критичних розмірів. На прикладі компактного зразка показано необхідність проведення його розрахунку в тривимірній постановці.
5. Результати роботи можуть бути застосовані в наукових і проектно-конструкторських установах, при дослідженні процесів деформування просторових тіл з початковими тріщинами, при проведенні розрахунків на міцність і прогнозуванні ресурсу відповідальних елементів конструкцій в машинобудуванні, енергетиці, на транспорті.
Публікації автора:
Баженов В.А., Гуляр О.І., Пискунов С.О., Сахаров О.С., Сахарова О.М, Шкриль О.О. Ефективність методів обчислення параметрів механіки руйнування двовимірних задач // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.- техн. збірник – К.: КНУБА, 2003.- Вип. 72.- С. 106-115.
Гуляр О.І., Пискунов С.О., Сахаров О.С., Шкриль О.О. Визначення коефіцієнтів інтенсивності напружень в призматичних тілах з тріщинами // Опір матеріалів і теорія споруд – К.: КНУБА, 2003.- Вип. .73. - С.73-84.
Гуляр О.І., Пискунов С.О., Сахаров О.С., Шкриль О.О. Алгоритм моделювання розвитку тріщини в просторових тілах із застосуванням напіваналітичного метода скінчених елементів // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.- техн. збірник – К.: КНУБА, 2004.- Вип. 75.- С. 13-26.
Пискунов С.О., Рутковський В.А., Шкриль О.О. Призматичний скінчений елемент змінної геометрії // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.- техн. збірник – К.: КНУБА, 2005.- Вип. 76.- С. 83-90.
Баженов В.А., Гуляр О.І., Пискунов С.О., Сахаров О.С., Шкриль О.О. Особливості визначення J–інтеграла для дискретних моделей метода скінчених елементів // Опір матеріалів і теорія споруд: Наук.- техн. збірник – К.: КНУБА, 2005.- Вип. 77.- С. 43-64.
Баженов В.А., Гуляр А.И., Пискунов С.О., Шкрыль А.А. Определение ресурса лопатки газовой турбины в условиях ползучести на основе континуальной механики разрушения // Проблемы прочности, 2006. – №4. – с. 87-93.
Гайдайчук В.В., Пискунов С.О., Барабаш М.С., Кобієв В.Г., Сизевич Б.І., Шкриль О.О. Аналіз ефективності застосування програмного комплекса “NASTRAN” при розрахунках стержневих, оболонкових і масивних тіл // Збірник тез доповідей 65 науково-практичної конференції КНУБА, Київ, 2004. – с.22.
Гуляр О.І., Пискунов С.О.,Сахаров О.С., Шкриль О.О. Алгоритм моделювання розвитку тріщини в просторових тілах із застосуванням напіваналітичного метода скінчених елементів // Збірник тез доповідей 65 науково-практичної конференції КНУБА, Київ, 2004. – с.26.
Пискунов С.О., Шкриль О.О. Определение ресурса пространственных тел с трещинами при циклическом нагружении // VІ Міжн. Молодіжна науково-практична конференція "Людина і космос". – Збірник тез. Дніпропетровськ: НЦАОМУ, 2004. – с.322.
Баженов В.А., Пискунов С.О., Сахаров О.С., Шкриль О.О. Визначення тривимірного пружнопластичного напружено-деформованого стану просторових тіл з тріщинами // Матеріали міжнародної наукової конференція "Математичні проблеми технічної механіки" Дніпропетровськ, 2005. – с. 44-45.
Пискунов С.О., Шкриль О.О. Достоверность определения параметров механики разрушения на основе метода конечных элементов при наличии деформаций пластичности // VІІ Міжнародна молодіжна науково-практична конференція "Людина і космос". – Збірник тез. Дніпропетровськ: НЦАОМУ, 2005. – с.240.
Шкриль О.О. Визначення ресурсу призматичних тіл з початковими тріщинами при дії циклічного навантаження // Наукова конференція молодих вчених, аспірантів і студентів КНУБА (Київ 17-19 жовтня 2006). – Збірник тез. К.: КНУБА, 2006. – с.12-13.
У спільних роботах [1, 2] розглянута методика визначення КІН в призматичних тілах. В [4, 6] наведені співвідношення для призматичного СЕ змінної площі поперечного перерізу. В [3] показані результати розв’язання тестових задач. В [3, 8, 9, 12] описаний алгоритм моделювання розвитку тріщини в призматичних тілах при дії циклічного навантаження. В роботах [1, 5, 10, 11] представлений опис і реалізація методів визначення J-інтеграла.
