Решение контактных задач в программном комплексе ИСПА

Александр Мухин

В данной статье речь пойдет о возможностях системы ИСПА при решении контактных задач. Для получения достоверного решения большого числа объектов требуется решить контактную задачу в плоской или пространственной постановке. В качестве примера рассмотрим процесс деформирования поршня рис 1. Существуют разные подходы к решению данной задачи. В ИСПА разработан следующий алгоритм для решения данной задачи.

рис 1

С помощью автоматического генератора объемных сеток пользователь создает конечно-элементную модель поршня. Далее нужно создать абсолютно-жесткие стержни, работающие на растяжение-сжатие, которые сходятся к оси пальца. Процесс создания стержней автоматизирован. Для этого необходимо указать точку на оси пальца, направление оси пальца и грань или группу граней моделирующих отверстие. Для дальнейшей удобной работы стержни нужно создать в отдельной сетке. Результат представлен на рис 2.

рис 2

Дальнейшие действия следующие. Для моделирования пальца необходимо создать стержневые элементы вдоль его оси. Вручную это делать утомительно, поэтому данный процесс автоматизирован. Для этого необходимо указать начальный и конечный узел на оси пальца. Программа автоматически соединит узлы в единое целое. Результат представлен на рис 3.

рис 3

Задав граничные условия, закрепление, нагружение, условия симметрии пользователь решает статическую задачу. На рисунке 4 показана конечно-элементная модель с граничными условиями, которая подается на расчет.

рис 4

После проведения статического расчета программа автоматически удаляет стержни, работающие на растяжение. Далее нужно опять провести статический расчет и удалить стержни, работающие на растяжение. Данную последовательность действий нужно повторять до тех пор, пока не останется стержней работающих на растяжение. Для данной модели понадобилось проведение 4 итераций. Результаты проведенной работы в виде деформированного состояния поршня представлены на рисунке 5.

рис 5

Расчеты в системе ИСПА удобно проводить на графических ускорителях. Время решения уравнений данной задачи составляет 2 сек.

Июнь 2010 г.