МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ УДАРНОГО РУЙНУВАННЯ ПЛАСТИН З ВИКОРИСТАННЯМ ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ PERIDIGM
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-9130.2024.2.316499Ключові слова:
чисельне моделювання, перидинаміка, удар, руйнування, програмний комплекс Peridigm, пластинаАнотація
У статті розглянуто підхід до чисельного моделювання ударного непружного навантаження твердих тіл. Обговорюється використання різних чисельних підходів до опису ударного деформування твердих деформованих тіл, порівнюються застосування методу скінченних елементів та методів перидинамічного аналізу. До проведення моделювання застовано основні теоретичні положення перидинаміки. Для розрахункового оцінювання процесів ударної взаємодії та руйнування застосовано програмний комплекс Peridigm. Розглянуто основні співідношення методу розрахунку. Для аналізу процесів руйнування використано модель матеріалу, основану на описі в’язів. Обговорюється реалізація розгортання обчислювальних проєктів з застосуванням контейнерів Docker. Аналізується програмна реалізація проєкту за допомогою модулів програмного комплексу Peridigm, розглянуто діаграми класів, послідовності, компонентів та активності, що призначені для опису властивостей проєктів. Обговорюються технічні можливості виконання чисельного аналізу різних механічних процесів з використанням різних, в тому числі користувацьких, програмних модулів для завдання визначальних рівнянь, обчислювальних процедур, введення-виведення та управління даними. Проаналізовано послідовність проведення розрахунків з використанням розробленого обчислювального проєкту. На прикладі задачі ударного пробиття сталевої пластини сферичним ударником, що рухається з різними швидкостями, продемонстровано можливості чисельного аналізу деформування та руйнування елементів конструкцій з визначенням форм отриманих макроскопічних дефектів. Для заданого прикладу проаналізовано різні швидкісні режими навантаження. Встановлено діапазони швидкості, при яких виникають незворотні пластичні деформації, починається руйнування, реалізується часткове або повне пробиття пластини.
Посилання
Stronge W. J. Impact mechanics. Cambridge university press, 2018. 353 p.
Walker J. D. Modern impact and penetration mechanics. Cambridge university press, 2021. 694 p.
Alves M. Impact Engineering: Fundamentals, Experiments, Nonlinear Finite Elements. CRC Press, 2024.460 p.
Hallquist, J.: LS–Dyna theory manual: LSTC (Livermore Software Technology Corporation). 2018
Lahe Motlagh P., Kefal A. Comparative study of peridynamics and finite element method for practical modeling of cracks in topology optimization. Symmetry. – 2021. – Т. 13. – №. 8. – P. 1407.
Bobaru, F., Foster, J. T., Geubelle, P.H., Silling, S.A, Handbook of peridynamic modeling. 2016. CRC press, 586 p.
Silling, S.A.; Askari, E.. A meshfree method based on the peridynamic model of solid mechanics. Computers & Structures. 83 (17–18), 2005. - P. 1526–1535.
Guozhe S. et al. Large deformation and fracture analysis of thin plate bending based on peridynamics Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics. 2023. Т. 55. №. 2. P. 381-389.
Jafaraghaei Y., Yu T., Bui T. Q. Peridynamics simulation of impact failure in glass plates. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2022. Т. 121. С. 103424.
Wang H., Oterkus E., Oterkus S. Predicting fracture evolution during lithiation process using peridynamics. Engineering Fracture Mechanics. 2018. Т. 192. P. 176-191.
Littlewood D. J. Simulation of dynamic fracture using peridynamics, finite element modeling, and contact. ASME International mechanical engineering congress and exposition. 2010. Т. 44465. P. 209-217.
Madenci E. et al. A state-based peridynamic analysis in a finite element framework. Engineering fracture mechanics. 2018. Т. 195. – P. 104-128.
Yang D., He X., Deng Y. An effective correspondence-based peridynamics-FEM coupling model for brittle fracture. International Journal of Mechanical Sciences. 2024. Т. 264. P. 108815.
Lemaitre J., Chaboche J.L. Mechanics of solid materials. Cambridge: University press, 1994. 556 p.
Parks M. L. et al. Peridigm users' guide. V1. 0.0. Sandia National Laboratories (SNL), Albuquerque, NM, and Livermore, CA (United States), 2012. №. SAND2012-7800.
Docker Documentation. (2024). Docker Overview. Retrieved from https://docs.docker.com/get-started/overview/
Kamaldeep Programming for Problem-solving with C. Formulating algorithms for complex problems. 2023. - 480 p.
