Автоматизация исследования упругопластического деформирования волокнистых композитных материалов (ҚазҰУ Хабаршысы. Математика, механика, информатика сериясы, 2018)
В работе рассматриваются вопросы компьютерного моделирования упругопластического деформирования однонаправленных волокнистых композитных материалов. С этой целью разработаны эффективные алгоритмы: формирования конечно-элементной сетки элементарных подобластей; объединения подобластей; определения начального фронта и упорядочения номеров узлов на основе модифицированного фронтального метода; построения коэффициентов матрицы жесткости конечных элементов; формирования разрешающей системы уравнений на основе принципа построчной подготовки данных для каждого узла в отдельности; решения системы уравнений модифицированным методом квадратных корней с учетом симметрично-ленточной структуры матрицы коэффициентов;отображения на экране монитора картины напряженно-деформированного состояния исследуемого объекта. Разработан инструментарий для автоматизации процесса проектирования новых волокнистых композитных материалов и конструкций с заранее заданными механическими свойствами. Для достижения этой цели разработаны автоматизированные системы: построения конечно-элементной сетки областей (препроцессор); решения задачи упругопластического деформирования композитов (процессор); визуализации результатов расчета (постпроцессор). Такая структура позволяет: проводить вычислительные эксперименты при проектировании новых композитных материалов и конструкций; исследовать влияние конструкционных особенностей материала на прочность конструкции; представить рекомендации по повышению несущей способности и снижению материалоемкости элементов конструкций. Технология расчета, вычислительные алгоритмы и специализированный программный комплекс в совокупности образуют концепцию прогнозирования структурных параметров проектируемых волокнистых композитных материалов и прочности элементов конструкций. Описывается структура и функционирование специализированного программного комплекса. Представлены результаты анализа упругопластического состояния волокнистых композитных материалов.