Open AccessDomain discretizations for numerical solution of fracture problems
Author(s) -
В.А. Коршунов,
А.В. Мащенко,
Р.С. Мудрик,
Д.А. Пономарев,
А. А. Родионов
Publication year - 2021
Publication title -
morskie intellektualʹnye tehnologii
Language(s) - English
Resource type - Journals
eISSN - 2588-0233
pISSN - 2073-7173
DOI - 10.37220/mit.2021.54.4.066
Subject(s) - discretization , locus (genetics) , brittleness , mathematics , finite element method , structural engineering , algorithm , mathematical analysis , engineering , materials science , biochemistry , chemistry , composite material , gene
В работе для численного моделирования хрупкого разрушения с целью повышения эффективности громоздких расчетов предлагается использовать двухуровневую процедуру построения сетки дискретизации. На верхнем уровне генерируется сетка фрагментов - локусов задаваемых размеров и произвольной случайной формы, по границам которых может происходить разрушение. На нижнем уровне каждый локус разбивается на сетку конечных элементов. Разрыв связей между конечными элементами по траектории разрушение между локусами реализуется с помощью процедуры сцепляющей среды. Для построения сетки дискретизации верхнего уровня использована диаграмма Воронова. Разработан алгоритм процедуры создания локусов на телах произвольной формы в двумерной и трехмерной постановках. Процедура реализована на языке APDL, для использования в программном комплексе ANSYS. Алгоритм протестирован при различных значениях задаваемых параметров и на объектах разнообразной формы. Численное решение задачи о разрушении цилиндрического образца из хрупкого материала по бразильскому тесту определения прочностных характеристик материала на растяжение продемонстрировало хорошее согласование полученной картины разрушения с реальной. In this paper, for numerical modeling of brittle fracture in order to increase the efficiency of complex calculations, it is proposed to use a two-level procedure for generating a discretization network. At the upper level, a network of fragments – locus’s, of specified sizes and arbitrary random shape, is generated. At the lower level, each locus is meshed by FE. The breaking of connections between finite elements along the trajectory of destruction between locus is realized using the cohesive zone procedure. The properties of the Voronov diagram are used to generate the upper-level discretization network. The algorithm of the procedure for creating locus on bodies of arbitrary shape in two-dimensional and three-dimensional formulations is developed. The procedure is implemented in the APDL, for use in the ANSYS. The algorithm is tested at various values of the specified parameters and on objects of various shapes. The numerical solution of the problem of the destruction of a cylindrical sample made of brittle material according to the Brazilian test for determining the tensile strength characteristics of the material demonstrated a good agreement of the obtained fracture pattern with the real one.