Моделирование частотных испытаний пластины с помощью макромолекул

Использование в численных методах только гипотезы непрерывности деформирования материалов может затормозить развитие механики. Свободным от этой гипотезы является известный метод частиц. О состоянии метода частиц можно судить по публикациям журнала Computational Particle Mechanics, издаваемого с 2013 г., и по трудам международных конференций, проводимых один раз в два года Международным центром численных методов инженерии CIMNE (Барселона, Испания). К сожалению, подавляющее большинство исследований в этой области выполнено по механике гранулированных материалов и жидкостей. Работы по механике твердого тела практически отсутствуют. Вместе с тем область применения метода частиц в механике твердого тела огромна: это задачи механики разрушения, трещинообразования, теплообмена и изменения агрегатного состояния материала (3D-печать), задачи механической обработки материалов и т. д. Рассмотрен так называемый метод макромолекул — вариант метода частиц. Приведены результаты апробации этого метода на задаче о частотных испытаниях пластины. Исследования показали, что данные, полученные в эксперименте, при расчете в программном пакете MSC Nastran и при расчете методом макромолекул, хорошо согласуются.

Литература

[1] Tunuguntla D.R., Thornton A.R., Weinhart T. From discrete elements to continuum fields: Extension to bidisperse systems. Computational Particle Mechanics, 2016, is. 3, pp. 349–365, doi 10.1007/s40571-015-0087-y.

[2] Valera R.S., Morales I.P., Vanmaercke S., Morfa C.R., Cortes L.A., Casanas H.D.-G. Modified algorithm for generating high volume-fraction sphere packing. Computational Particle Mechanics, 2015, is. 2, pp. 161–172, doi 10.1007/s40571-015-0045-8.

[3] Huang X., O’Sullivan C., Hanley K.J., Kwok C.-Y. Partition of the contact force network obtained in discrete element simulations of element tests. Computational Particle Mechanics, 2017, is. 4, pp. 145–152, doi 10.1007/s40571-015-0095-y.

[4] Roy S., Singh A., Luding S., Weinhart T. Micro-macro transition and simplified contact models for wet granular materials. Computational Particle Mechanics, 2016, is. 3, pp. 449–462, doi 10.1007/s40571-015-0061-8.

[5] Radl S., Forgberg T., Aigner A., Kloss C. Parcsale – an open-source library for the simulation of intra-particle heat and mass transport processes in coupled simulations. International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE), Proceedings of the 4th International Conference on Particle-Based Methods. Fundamentals and Applications, Barcelona, Spain 28–30 September 2015, Polytechnic University of Catalonia, pp. 117–127. Available at: http://congress.cimne.com/particles2015/frontal/doc/E-book_PARTICLES_2015.pdf (дата обращения 30 марта 2017).

[6] Rubio-Largo S.M., Lind P.G., Maza D., Hidalgo R.C. Granular gas of ellipsoids: analytical collision detection implemented on GPUs. Computational Particle Mechanics, 2015, is. 2, pp. 127–138, doi 10.1007/s40571-015-0042-y.

[7] Nassauer B., Liedke T., Kuna M. Development of coupled discrete element (DEM) — smoothed particle hydrodynamics (SPH) simulation method for polyhedral particles. Computational Particle Mechanics, 2016, vol. 3, is. 1, pp. 95–106, doi 10.1007/s40571-015-0097-9.

[8] Campello E.M.-B. A description of rotations for DEM models of particle systems. Computational Particle Mechanics, 2015, is. 2, pp. 109–125, doi 10.1007/s40571-015-0041-z.

[9] Kammara K.K., Kumar R., Donbosco F.S. Reconsideration of metal surface sputtering due to bombardment of high-energy argon ion particles: a molecular dynamics study. Computational Particle Mechanics, 2016, is. 3, pp. 3–13, doi 10.1007/s40571-015-0070-7.

[10] Кривцов А.М., Кривцова Н.В. Метод частиц и его использование в механике деформируемого твердого тела. Дальневосточный математический журнал ДВО РАН, 2002, т. 3, № 2, с. 254–276.

[11] Dmitriev A.I., Nikonov A.Yu. Molecular dynamics modeling of boundary migration in bicrystals under Nano-burnishing. International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE), Proceedings of the 4th International Conference on Particle-Based Methods. Fundamentals and Applications, Barcelona, Spain 28–30 September 2015, Polytechnic University of Catalonia, pp. 248–254. Available at: http://congress.cimne.com/particles2015/frontal/doc/E-book_PARTICLES_2015.pdf (дата обращения 30 марта 2017).

[12] Arinchev S.V. Simulation of reversed torsion of the AlMg6 alumunium bar using the macro-molecule approach. International Center for Numerical Methods in Engineering, Proceedings of the XIIIth International Conference on Computational Plasticity. Fundamentals and Applications. Barcelona, Spain 1–3 September, 2015, Polytechnic University of Catalonia, pp. 429–439. URL: http://congress.cimne.com/complas2015/frontal/doc/EbookComplas2015.pdf (дата обращения 30 марта 2017).

[13] Arinchev S.V. Back from the solid temperature to kinetic energy of its macro-molecules. International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE), Proceedings of the IV-th International Conference on Particle-Based Methods. Fundamentals and Applications. Barcelona, Spain 28–30 September, 2015, Polytechnic University of Catalonia, pp. 909–920. Available at: http://congress.cimne.com/particles2015/frontal/doc/E-book_PARTICLES_2015.pdf (дата обращения 30 марта 2017).

[14] Аринчев С.В. Моделирование механики нагрева твердого тела с помощью макромолекул. Решетневские чтения. Матер. ХХ Междунар. науч.-практ. конф., 09–12 ноября 2016, Красноярск, Сибирский государственный аэрокосмический университет им. академика М.Ф. Решетнева, 2016, ч. 1, с. 216–217.

[15] Rodrigues J.M., Jonsen P., Svoboda A. Simulation of metal cutting using the particle finite-element method and a physically based plasticity model. Computational Particle Mechanics, 2017, is. 4, pp. 35–51, doi 10.1007/s40571-016-0120-9.