Рис. П16.5. Поля остаточных деформаций îñòó в упругопластической зоне
Рис. П16.6. Поля напряжений y в упругой задаче
Вопрос: в чем отличие характера распределения напряжений y, изображенных на рис. П16.2 и П16.3, и почему?
Приложение 17
Моделирование деформирования образца на трещиностойкость
Рассматривается задача моделирования деформирования стандартного образца при экспериментальных исследованиях материала на трещиностойкость 1-го типа (параметр трещиностойкости KI, см. рис. 8.5, трещина нормального отрыва) с определением приращения энергии деформирования при «проращивании» трещины.
Алгоритм и программный код, представленный в листинге 1, заклю- чается в следующем: исходными данными для расчета являются геометрия образца, свойства материала и табличным образом заданная диаграмма деформирования образца при испытании; далее для каждой точ- ки диаграммы (значений нагрузки и перемещений) рассчитывается НДС и определяется энергия деформирования системы в целом; затем при этих же условиях нагружения изменяется (увеличивается) длина трещины на малую (заданную) величину; повторяется процедура решения краевой задачи и расчета энергии деформации; вычисляется приращение энергии, затраченной на раскрытие трещины и т.д. Данный процесс повторяется для каждой точки диаграммы, пока приращение удельной энергии деформации на некоторой итерации перестает быть положительным.
Программа организована по модульному принципу: основная программа (листинг П17.1) и модули (отдельные файлы, подключаемые к основной программе путем встраивания в код основной программы).
c_= |
2.6 |
! |
с_ - начальная длина трещины |
d_c= |
0.1 |
! |
Приращение трещины |
|
delta= |
0.2 |
! |
Ширина трещины |
|
nu_= |
0.3 |
! |
nu_ - коэффициент Пуассона |
a_= |
38.5 |
$ |
|
b_= |
42.2 |
$ |
d_1= 79.4 |
e_modul=215000 |
! |
e_modul - Модуль упругости, MПа |
e_= |
80.9 |
$ h_= 36 |
|
$ L_= 8.9 |
$ k_= 5.4 |
w_= |
8.8 |
$ v_= 21.7 |
$ d_= 14.6 |
$ f_1= 4.8 |
mesh_size=3 ! |
Плотность сетки |
|
Inp_file=’Diagramma’ |
! имя входного файла |
num_diagr= 1 |
|
! Число точек диаграммы |
Koef_U=1.e-3 |
! |
Коэффициент по перемещениям - в мм |
Koef_F=1 |
|
! |
Коэффициент по нагрузке - в Н |
num_c=5 |
|
! |
Число шагов по приращению трещины |
|
|
|
! |
c учетом -2 шага (начальные) |
Out_file=’res_crack’ ! Имя файла для вывода |
! |
Точки с диаграммы линейные |
uu_1= 710 |
$ pp_1= 290.5 |
uu_2= 1085 |
$ pp_2= 830 |
uu1= |
uu_1 *Koef_U |
$ pp1= pp_1 *Koef_F |
uu2= |
uu_2 *Koef_U |
$ pp2= pp_2 *Koef_F |
!— — — — — —
a9=(pp2-pp1)/(uu2-uu1) $ b9=pp1-a9*uu1
|
u09=-b9/a9 |
|
|
d_u=uu1-u09 ! |
Сдвиг по перемещениям |
/out,out_file,txt |
! Вывод комментариев в файл |
/com, |
Increment Displacement, mm |
*vwrite,d_u (F12.5) /out
*dim,UF_diagr,array,num_diagr*2 *dim,F_diagr,array,num_diagr
*VREAD,UF_diagr(1),Inp_file,’txt’,,,num_diagr*2
(F12.0,F12.2) |
! Считывание диаграммы |
!* UF_diagr - Перемещение и усилие |
*DO,ii,1,num_diagr |
i2=ii*2 |
|
F_diagr(ii)=UF_diagr(i2)*Koef_F |
*Enddo |
|
!*************************************** |
!_____Начало Цикла по Точкам Диаграммы_______ |
*DO,ii,1,num_diagr |
p_=F_diagr(ii) |
COUNT_= |
1 |
!___Цикл для подбора равновесного состояния *DO,jj,1,num_c
*If,COUNT_,NE,1,Then
/PREP7 |
|
LSCLEAR,ALL |
! Очистка сети |
ACLEAR,1,1 $ ADELE,1,1 |
|
*Endif |
|
/INPUT,’geometry’,’txt’,,, |
0 !Модуль геометрической |
модели |
|
FLST,2,1,3,ORDE,1 |
|
!* Выбор КР под нагрузкой |
|
FITEM,2,15 |
|
/GO |
|
*If,COUNT_,eq,1,Then FK,P51X,FY,p_
*else DK,P51X,,UY_0,,0,UY,,,,,,
*Endif
NUMMRG,ALL,,,,LOW ! Совместить совпадающие объекты
/INPUT,’mesh_sol’,’txt’,,, 0 ! Модуль сеточной модели и ! решения
! Постпроцессинг
/POST1
SET,LAST
*SET,_ZF,1
AVPRIN,0,0,
/EFACE,_ZF $ PLNSOL,S,Y,0,1
KSEL,S,,,15 $ NSLK,S |
$ AVPRIN,0,0, |
PRNSOL,U,Y |
|
|
NUMMRG,ALL,,,,LOW |
! Совместить совпадающие объекты |
! |
Сохранить перемещение в захвате——- |
|
|
*If,COUNT_,eq,1,Then |
!%%%%%%% |
KSEL,S,,,15 $ NSLK,S |
|
|
*get,num_node,NODE,0,num,max |
*get,UY_0,NODE,num_node,U,Y |
|
/out,out_file,txt,,append |
! Вывод результатов в файл |
/com, |
CRACK |
|
|
/com, num_node UY_0 /com
*vwrite,num_node,UY_0
(F5.0,5x,e12.5)
/out
!(только на 1-îì øàãå) —————-
*Else |
|
|
! Взять Р расч. |
KSEL,S,,,15 $ NSLK,S |
|
|
*get,F_calc,NODE,FY |
|
|
Ener=0.5*F_calc*UY_0 |
|
|
*Endif |
|
|
!%%%%%%% |
NUMMRG,ALL,,,,LOW |
! Совместить совпадающие объекты |
!—— На 2 шаге при с=с0 сохранить работу А0 и С0 |
*If,COUNT_,eq,2,Then |
|
Ener_0=Ener |
|
|
|
|
C_0=c_ |
|
|
|
|
*Endif |
!—— |
|
|
!:::: На 3 и> шаге вычислять КИН |
*IF,COUNT_,GT,2,Then |
|
|
dEner=Ener-Ener_0 |
|
|
GGG=dEner/2/(c_-C_0) |
! Приращение удельной энегии |
KIN=sqrt(GGG*e_modul/(1-nu_*nu_)/1000) ! ÊÈÍ |
/out,out_file,txt,,append ! |
Вывод результатов в файл |
/com, Step , |
KIN, F_calc, |
c_ |
*vwrite,COUNT_,KIN,F_calc,c_ |
|
(F3.0,5x,e12.5,5x,e12.5,5x,F6.3) |
/out |
|
|
|
|
c_=c_+d_c |
! |
Прорастить трещину |
*Endif |
|
! |
|
|
COUNT_=COUNT_+1 |
|
|
FINISH |
|
|
|
|
*ENDDO |
! Конец цикла по проращиванию трещины |
*ENDDO |
! Конец цикла по точкам диаграммы |
Листинг П17.1. Основная программа
Модуль построения геометрической модели, описания типа КЭ и свойств материала представлен в листинге П17.2.
ASBA,1,2 |
|
|
|
! Поверхность ¹ 1 стала ¹ 4 |
FLST,2,4,4 |
|
|
FITEM,2,16 |
$ FITEM,2,17 |
$ FITEM,2,18 |
FITEM,2,19 |
|
|
AL,P51X |
! Создание области по контурным линиям |
|
! Вырезание 2 отверстия под захват |
ASBA,4,3 |
|
|
APLOT |
|
|
|
! Поверхность ¹ 4 стала ¹1 |
|
! Закрепление по линиям 2-го выреза |
FLST,2,4,4,ORDE,2 |
|
FITEM,2,16 |
$ FITEM,2,-19 |
$ /GO |
DL,P51X, ,ALL, |
|
FLST,2,4,4,ORDE,2 |
|
FITEM,2,12 |
$ FITEM,2,-15 |
$ /GO |
DL,P51X, ,UX,
Листинг П17.2. Модуль описания геометрической модели, типа КЭ и свойств материала
Модуль построения сеточной модели представлен в листинге П17.3.
FLST,2,4,3,ORDE,4 |
! Выбор объектов |
FITEM,2,14 |
$ FITEM,2,16 |
$ FITEM,2,-17 |
FITEM,2,22 |
$ /GO |
|
|
SMRTSIZE,mesh_size |
! Уровень плотности сети |
MOPT,AMESH,MAIN |
! Опции разбиения |
MOPT,QMESH,ALTE |
|
|
|
MOPT,VMESH,MAIN |
|
|
|
MOPT,TIMP,1 |
|
|
|
MOPT,PYRA,ON |
|
! Треугольная форма |
MOPT,SPLIT,1 |
$ MSHKEY,0 |
$ MSHMID,0 |
MSHPATTERN,0 |
$ KEYW,ACCEPT,0 |
|
MSHA,1,2D |
$ MSHA,1,3D |
|
$ MSHKEY,0 |
CM,_Y,AREA |
|
|
|
!* Выбор поверхности для разбивки
ASEL, ALL |
! Отбор всех поверхностей |
CM,_Y1,AREA |
! Создание компонента |
CHKMSH,’AREA’ |
|
CMSEL,S,_Y |
! Отбор компонента |
AMESH,_Y1 |
! Построение сети |
CMDEL,_Y |
! Удаление компонента |
CMDEL,_Y1 |
$ CMDEL,_Y2 |
Листинг П17.3. Модуль сеточного генератора
Приложение 18
Прочностной анализ композитной цилиндрической оболочки под внутренним давлением
Рассматривается задача расчета НДС и оценки прочности цилиндри- ческой оболочки, нагруженной внутренним давлением. Конструкция получена методом намотки однонаправленного стеклопластикового ровинга на оправку. Длина оболочки 500 мм; радиус срединной поверхности 50 мм; число слоев 6; толщина одного слоя 0,35 мм; схема армирования: 90î/70î/−70î/45î/−45î/90î; давление 2 МПа.
Описание упругих и прочностных свойств материала
Упругие свойства материала приведены в диалоговом окне на рис. П18.1 и заносятся с помощью меню:
Main Menu 
Preprocessor 
Material Props 
Material Models 
Structural
Linear 
Elastic 
Orthotropic.
Соответствующий командный метод приведен в листинге П18.1.
Рис. П18.1. Окно описания упругих свойств ортотропного материала
/PREP7 |
! Вход в препроцессор |
MPTEMP,1,0 |
|
MPDATA,EX,1,,59200
MPDATA,EY,1,,13400
MPDATA,EZ,1,,13400
MPDATA,PRXY,1,,0.26
MPDATA,PRYZ,1,,0.272
MPDATA,PRXZ,1,,0.26
MPDATA,GXY,1,,3900
MPDATA,GYZ,1,,2500
MPDATA,GXZ,1,,3900
Листинг П18.1. Фрагмент программы для описания упругих свойств
Прочностные свойства отражены на рис. П18.2 и заносятся с помощью меню:
Main Menu 
Preprocessor 
Material Props 
Failure Criteria 
Add/Edit.
Соответствующий командный метод приведен в листинге П18.2:
FC,1,S,XTEN,1400 |
$ FC,1,S,YTEN,35 |
$ FC,1,S,ZTEN,35 |
FC,1,S,XCMP,-724 |
$ FC,1,S,YCMP,-100 |
$ FC,1,S,ZCMP,-100 |
FC,1,S,XY,65 |
$ FC,1,S,YZ,23 |
$ FC,1,S,XZ,65 |
Листинг П18.2. Фрагмент программы для описания прочностных свойств
Рис. П18.2. Окно описания прочностных свойств ортотропного материала
