Например, Бобцов

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МЕХАНИКИ ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА

Аннотация:

Предмет исследования. Представлен способ создания программного обеспечения для решения задач механики деформируемого твердого тела. Программное обеспечение должно гарантировать высокую точность и скорость вычислений, а также простую подготовку начальных и обработку полученных данных даже для неопытного пользователя. При разработке программного обеспечения использовались интерфейс прикладного программирования (API) сеточного генератора с открытым исходным кодом GMSH и математическая библиотека Eigen. Метод. Разрабатываемое программное обеспечение состоит из трех модулей: GMSH_API, InputFile, FEMSolver и базы данных. Модуль GMSH_API, подготавливающий конечно-элементную модель исследуемого тела, написан с использованием API сеточного генератора GMSH. В модуле InputFile описаны методы взаимодействия с предварительно созданной базой данных, использование которой позволяет быстро и просто подготовить входной файл, необходимый для запуска расчета. Численный расчет методом конечных элементов реализован в модуле FEMSolver. При его реализации активно использовалась математическая библиотека Eigen, позволяющая строить разреженные матрицы, не хранящие в памяти нулевые элементы. Такая возможность избавляет от дополнительных преобразований глобальной матрицы жесткости, используемой в методе конечных элементов. Основные результаты. В качестве примера была решена тестовая задача Кирша в плоско-на- пряженной постановке: к верхней грани стальной пластинки с круглым вырезом в центре приложена распределенная растягивающая нагрузка, нижняя грань пластинки жестко закреплена. Проведя расчет, наблюдаем погрешность в 1,72 % относительно аналитического решения. Такое значение погрешности считается низким, следовательно, разработанное программное обеспечение не просто способствует простой подготовке данных для расчета, но и гарантирует высокую точность полученных результатов. Практическая значимость. Коммерческое программное обеспечение для решения задач механики деформируемого твердого тела, такое как ANSYS Mechanical APDL, Abaqus и т. д., является очень дорогим. Свободное программное обеспечение преимущественно ориентировано на научных сотрудников и, как правило, является сложным для освоения рядовым пользователем-инженером, а компромиссный вариант PDE Toolbox для MATHLAB применим только для задач в двумерной области и поддерживает только линейный треугольный конечный элемент. Однако использование API GMSH и библиотеки Eigen позволяет создать простой в использовании, но мощный инструмент для решения задач механики деформируемого твердого тела.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО