О численной оценке эффективных характеристик периодических ячеистых структур с использованием балочных и оболочечных конечных элементов с помощью CAE Fidesys

Левин, В.А.; Зингерман, К.М.; Яковлев, М.Я.; Курденкова, Е.О.; Немтинова, Д.В.

Авторы: Левин В.А., Зингерман К.М., Яковлев М.Я., Курденкова Е.О., Немтинова Д.В.
Журнал: Чебышевский сборник
Том: 20
Номер: 2
Год издания: 2019
Издательство: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого"
Местоположение издательства: Тула
Первая страница: 528
Последняя страница: 541
DOI: 10.22405/2226-8383-2019-20-2-528-541
Аннотация: Развитие аддитивных технологий (3D-печати) сделало возможным изготовление де- талей и изделий регулярной пористой и ячеистой структуры (с целью облегчения кон- струкции). При этом характерный размер ячейки намного меньше масштаба целого из- делия. Численные прочностные и смежные с ними расчёты подобных конструкций тре- буют предварительной оценки эффективных характеристик такой ячеистой структуры. В данной статье представлена методика численной оценки эффективных упругих характе- ристик регулярных ячеистых структур, основанная на численном решении краевых задач теории упругости на ячейке периодичности. К ячейке последовательно прикладываются различные периодические граничные условия в виде связей, наложенных на перемещения противоположных граней ячейки. Для каждого вида граничных условий решается крае- вая задача теории упругости, полученное в результате решения которой поле напряжений осредняется по объёму. Эффективные свойства ячеистого материала оцениваются в виде обобщённого закона Гука. В работе рассматриваются композиционные материалы на основе жёсткого решётча- того каркаса, заполненного более мягким материалом. Расчёты проводятся методом ко- нечных элементов с помощью отечественной CAE-системы «Фидесис». При этом в рядерасчётов для моделирования решётчатого каркаса используются конечные элементы ба- лочного типа. В некоторых расчётах, помимо каркаса и матрицы, учитывается наличие тонкого слоя связующего между ними. Этот слой моделируется при помощи конечных элементов оболочечного типа. Приводятся графики сравнения результатов расчётов композиционных материалов с решётчатым каркасом с моделированием каркаса балочными элементами и результатов аналогичных расчётов, в которых каркас моделируется трёхмерными конечными элемен- тами. Также приводятся графики сравнения результатов расчётов, в которых слой свя- зующего моделируется оболочечными элементами, с результатами аналогичных расчётов, в которых связующее моделируется трёхмерными элементами. Графики показывают, что при достаточно тонких элементах каркаса (либо при достаточно тонком слое связующего) результаты получаются довольно близкими, что подтверждает применимость балочных и оболочечных элементов для численного решения таких задач.
Добавил в систему: Яковлев Максим Яковлевич

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ИНХС РАН
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ИНХС РАН

О численной оценке эффективных характеристик периодических ячеистых структур с использованием балочных и оболочечных конечных элементов с помощью CAE Fidesysстатья

Прикрепленные файлы