Применение метода конечных элементов в расчете конструкций

Применение метода конечных элементов в расчете конструкций Коэффициент усиления для варианта с демпфированием равен [c.44]

На современном этапе развития техники все большее значение приобретают нелинейные задачи расчета конструкций (учет больших перемещений, пластических деформаций, расчет закритического поведения силовых элементов и т.д.). Применение метода конечных элементов в этих задачах [61 открывает широкие возможности для их практического решения. Следует, однако, отметить, что разработка теоретических и практических аспектов приложений метода конечных элементов к нелинейным задачам еще далека от завершения, хотя и в этой области налицо определенные успехи. Поскольку расчет носит здесь итерационный характер, решение требует [c.388]

Следует отметить, что метод конечных элементов вносит ряд дополнительных преимуществ в расчет температурных напряжений. Последовательная методология конечно-элементного анализа задач теплопроводности пригодна для расчета распределения температуры в конструкции. Основные идеи расчета стационарных задач теплопроводности методом конечных элементов излагаются в разд. 5.4. В работах [3.7, 3.8] описывается более подробно применение метода конечных элементов в этой области, не связанной непосредственно с расчетом конструкций, включая решение нестационарных задач теплопроводности. Имеется возможность применить одну и ту же программу общего назначения, реализующую метод конечных элементов, как для расчета температур, вызванных тепловым потоком, так и температурных напряжений, возникающих из-за наличия температурного поля. Кроме того, в тех случаях, когда свойства материала зависят от температуры, можно задать характеристики для каждого элемента в зависимости от значения температуры в элементе. [c.90]

В третьей части (главы 7, 8) рассматривается приложение метода конечных элементов к расчету характерных для летательных аппаратов конструктивных элементов — пластин, оболочек и тонкостенных подкрепленных систем типа фюзеляжа или крыла самолета. Основное внимание уделено здесь описанию подходящих конечных элементов для расчета тех или иных конструкций их применение иллюстрируется примерами расчета. [c.7]

Видный английский специалист по кузовам недавно заявил, что применение метода конечных элементов, основанного на использовании ЭВМ, при расчетах конструкций кузова может привести почти к 15 "и-ному уменьшению массы по сравнению с массой, получаемой при применении эквивалентных расчетных моделей, в которых не используется метод конечных элементов. В предлагаемой читателю книге обобщены аналитические методы проектирования [c.10]

Отсутствие аналитических решений для нелинейных задач статики и динамики конструкций АЭУ, описываемых уравнениями (3.40)-(3.50), обусловили широкое использование численных методов, ориентированных на применение современных ЭВМ, и главным образом метода конечных элементов (МКЭ). Многочисленные задачи, возникающие в процессе проектирования АЭС, начиная от физики реакторов, гидродинамики и теплообмена и до разнообразных задач динамики конструкций, исследования их прочности и разрушения с учетом взаимодействия с физическими полями различной природы, решаются в настоящее время этим методом [45]. Однако наибольшее применение МКЭ получил в уточненных расчетах напряженных состояний, возникающих в элементах конструкции АЭУ при эксплуатационных, аварийных и сейсмических воздействиях. [c.104]

Ответственные узлы современного энергетического, авиационного и другого оборудования работают в условиях значительных тепловых нагрузок. В связи с этим повышенные требования предъявляются к термоупругим и термопластическим расчетам соответствующих конструкций, которые часто характеризуются сложной геометрией, неоднородностью строения и выполняются из материалов с нелинейными свойствами. Область применения аналитических методов в задачах подобного типа ограничена простейшими случаями поэтому большое значение приобрели численные методы исследования, в частности используемый в настояш,ей работе метод конечных элементов. [c.149]

Деформационные теории пластичности и ползучести. Расчет дисков в упругопластической области методом конечных элементов с применением итерационных процедур для решения нелинейных упругопластических задач не представляет принципиальных трудностей. Предложенные и развитые [13, 49] численные методы решения упругопластических задач, описанные в гл. 3, могут быть легко использованы и в случае конечно-элементного представления конструкции [14]. Принципиально близкие методы применяют в иностранных работах — метод начальных деформаций и др. [46]. [c.167]

В последние годы в теории и практике механики материалов все чаще применяются различные численные методы. В начале это были в основном вариационные методы и метод конечных разностей. Сейчас наибольшее применение нашли проекционные методы расчета конструкций, деталей машин и т.д. На сегодня наиболее распространенным является метод конечных элементов (МКЭ). Эти тенденции можно проследить по соответствующим учебникам, статьям и другой научной литературе. [c.372]

При применении метода ГИУ к задачам механики разрушения остается ряд нерешенных вопросов, в особенности в случае трехмерных трещин. Две главные задачи состоят в моделировании компланарных поверхностей трещины и создании в трехмерном случае метода решения задач о трещинах при помощи функции Грина. Другим перспективным направлением исследований представляется объединение возможностей метода ГИУ и метода конечных элементов для моделирования сложных крупногабаритных конструкций,.Наконец, необходимо изучить общий вопрос о точности решения в зависимости от порядка аппроксимации граничных значений, в особенности для задач механики разрушения. Любые существенные усовершенствования метода, повышающие его эффективность, могут значительно увеличить возможности для применения метода ГИУ в обычных инженерных расчетах конструкций, имеющих трещины. [c.66]

Конструкторы и расчетчики часто сталкиваются с инженерными задачами определения напряжений, решения которых отсутствуют в литературе. Широко применяемым средством численного определения напряжений в большом числе разнообразных задач служит метод конечных элементов (КЭ). Однако реализация метода КЭ часто обходится весьма дорого и требует значительных затрат машинного времени, а в случае больших градиентов напряжений приводит к высокой вероятности появления ошибок. Чтобы устранить эти затруднения, для инженерных расчетов напряжений в конструкциях был успешно применен новый численный метод, называемый методом граничных интегральных уравнений (ГИУ). [c.129]

Кабанов В.В., Хелеэяов Л.П., Астра-X а р ч и к С.В. Применение метода конечных элементов к расчету не прочность цилиндрических оболсчек типа фюзеляжа самолета// Вопросы прочности и долговечности алементов авиационных конструкций. иежвузсвский сборник. - Вып. 5. - Куйбышев, 1979. - [c.248]

Клаф Р. У. Метод конечного элемента в решении плоской задачи теории упругости. Сб. Расчет строительных конструкций с применением электронных машин , М., Изд литературы по строительству, 1967. [c.196]

Применение устойчивых численных методов решения этих систем на ЭВМ позволяет применять в расчетных схемах весьма большое число элементов. Имеется возможность с высокой точностью аппроксимировать элементы переменной толщины набором однотипных базисных элементов постоянной или линейно-переменной толиданы, например тороидальные и эллиптические оболочки могут быть представлены набором конических и цилиндрических оболочек и кольцевых пластин. Такой подход соответствует варианту метода конечных элементов, в котором в качестве функций для перемещений конечных элементов используются вместо полиномов известные аналитические решения теории оболочек и пластин, что позволяет выбирать более крупные элементы и снижает погрешность расчета конструкции. [c.46]

Клаф Р. У. Метод конечных элементов в решении плоской задачи теории упругости. — В кн. Расчет строительных конструкций с применением электронных машин. Сб. статей/По материалам трех конференций, проведенных в США в 1958—1963 гг. М. Стройиздат, 1967, с. 142—171. [c.329]

Цоявление ЭЦВМ позволило перейти от поиска решений отдельных упругопластических задач к разработке численны х методов решения широкого класса задач [51. К ним относятся сеточные методы, использующие конечно-разностную аппроксимацию нелинейных дифференциальных уравнений [6], численное интегрирование таких уравнений методом прогонки с ортогона-лизацией решений [71, сведение нелинейных дифференциальных уравнений к интегральным [3, 4, 81, применение метода конечных элементов к физически нелинейным задачам и другие методы [5]. Расчет ведется последовательными прибли,жениями с использованием метода переменных параметров упругости [8]. Каждый из этих методов имеет свои достоинства, однако их реализация для узлов и конструкций в инженерной практике оказывается значительно более сложной по сравнению с упругим расчетом тех же конструкций. Этим объясняется традиционный подход к оценке прочности узлов, работающих в условиях упругопластического деформирования, при котором ограничиваются данными их упругого расчета [1]. При проведении поверочного расчета конструкций нормами рекомендуется определять напряжения в предположении упругого поведения материалов такжё и в том случае, если напряжения,. определенные по расчету, превышают предел текучести. При этом для удобства выполнения расчетов, принятых в инженерной практике, вместо упругопластических деформаций вводятся условные напряжения, определяемые упругим расче том [2]. [c.123]

Особенности конструкции цельных поршней быстроходных двигателей и условия рабочего нагружения исключают возможность постановки осесимметричной задачи и применение оболочеч-ных методов расчета Поэтому в данном случае для расчетного исследования поршня наиболее целесообразно применение метода конечных элементов. [c.183]

При расчетах напряжений и деформаций в конструк1щях ВВЭР широкое применение находят методы теории оболочек и пластин, аналитические методы решения краевых задач в зонах концентрации напряжений, а также численные методы решения с применением ЭВМ (методы конечных элементов, конечных разностей, вариационно-разностные и граничных интегральных уравнений). Эффективность применения численных методов резко увеличивается, когда решаются задачи анализа термомеханической на-груженности сложных по конструкции узлов ВВЭР (плакированные корпуса и патрубки, элементы разъема, контактные задачи с переменными граничными условиями, элементы главного циркуляционного контура при сейсмических воздействиях). [c.8]

В большинстве задач об определении напряженно-деформированного состояния конструкций, подверженных тепловым воздействиям, можно с высокой точностью пренебречь эффектом связанности и процесс решения разделить на два этапа решение задачи теории теплопроводности и решение упругой или упругопластической задачи с использованием ранее найденных температурных полей. Работы по методу конечных элементов, публикуемые в СССР и за рубежом, носвяш,ены в основном второму этапу исследования. Однако при рассмотрении реальных конструкций часто чрезвычайно важным является детальный расчет полей тепловых нагрузок. В настоящей работе предлагается универсальный с точки зрения практического применения алгоритм решения краевых задач теплопроводности методом конечных элементов этот алгоритм основан на результатах работы [I]. [c.149]

В последние годы для анализа напрнжений и деформаций в атомных реакторах интенсивно развиваются вычислительные методы с использованием ЭВМ [4, 7, 11 и др.]. Это в первую очередь относится к матричному методу теории пластин и оболочек, методу конечных элементов (МКЭ), методу конечных разностей (МКР). Первый из указанных методов позволяет достаточно точно и быстро рассматривать корпусные осесимметричные конструкции (зоны фланцев, днищ, крышек, нажимных колец) с широкой вариацией условий механического и теплового нагружения и выходом в неупругую область деформаций. Метод конечных разностей использовался для решения контактных задач в области главного разъема корпусов ВВЭР. Наибольшее распространение в инженерной практике в СССР и за рубежом получает метод конечных элементов. Этот метод является достаточно универсальным как для зон с относительно невысокой неоднородностью термомеханических напряжений, так и для зон с высокой концентрацией напряжений (в том числе щелевые сварные швы и дефекты типа трещин). В методе конечных элементов получает отражение одновременное решение тепловой задачи и задачи о напряженно-деформированном состоянии. Наиболее эффективно применение МКЭ для плоского и осесимметричного случая, когда в расчет может быть введена неоднородность механических свойств и стадия неупругого деформирования. Решение трехмерных задач методом конечных элементов сводится в основном к анализу пространственных относительно тонкостенных конструкций, а также к рассмотрению объемных напряженных состояний в ограниченных по размерам зонах (например, зона присоединения толстостенного патрубка к толстостенному корпусу). [c.42]

Последнее время широкое применение для расчетов конструкций находит метод конечных элементов [5], хорошо приспособленный для машинной реализации. Его преимуществом ямяется получение исчерпывающе полной, объемной картины иапряжеиио-деформироваииого состояния и, как показывает сравнение с экспериментами, высокая точность результатов. Использование метода целесообразно для оценки сложных конструктивно-силовых схем. Важной частью обработки расчетных данных явлиется рациональное представление полученных результатов и графическое изображение состояния конструкции. Метод не позволяет использовать полученные результаты для прикидочных оценок местных изменений конструкции и затруднителен для применения в качестве активного инструмента проектирования. [c.31]

Численные методы позволяют избежать те непреодолимые трудности, которые появляются при применения аналитических методов к решению конкретных задач для тел ограниченных размеров. В настоящее время численные методы, и, в первую очередь, метод конечных элементов, характеризуются высокой степенью развития, близкой к насыщению . Анализ публикуемой в основных научных центрах США и Японии литературы показывает, что основные усилия сейчас сосредоточены в направлении применения численных методов к обработке экспериментальных данных и к расчету конструкций, собственно ке разработка этих методов уже не является столь актуальной задачей, как было 5—10 лет назад, и отходит постепенно на второй план. Тем не менее, не следует думать, что аналогичная степень насыщения вычислительными ресурсами и программными средствами достигнута в нашей стране, и представляется, что разработка программных комплексов для численного решения вообще задач механики продолжает оставаться задачей чрезвычайной важности. Действительно, с чисто научной точки зрения в методе конечных элементов, например, все ясно, однако при практической реализации, в полном соответствии с законом Мэрфи ), картина оказывается не столь благополучной. [c.98]

Таким образом, применение метода конечных разностей к областям сложной конфигурации спяззно с индивидуальным подходом к каждой из них, что лишает его преимуществ перед другими численными методами. В этом с.мысле существенно больпш- ми возможностями обладают вариационно-разностный метод и метод конечных элементов, связанные с классическими вариационными методами расчета конструкций. [c.42]

Метод конечных элементов представляет собой эффекпивный численный метод решения инжене рных и физических задач. Область его применения простирается от анализа напряжений в конструкциях самолетов или автомобилей до расчета таких сложных систем, как атомная электростанция. С его помощью рассматривается движение жидкости по трубам, через плотины, в пористых средах, исследуется течение сжимаемого газа, решаются задачи электростатики и смазки, анализируются колебания систем. [c.7]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...