Сравнение решений ЛОГОС и ABAQUS о форме закритического деформирования цилиндрической оболочки при осевом сжатии

Авторы

Оболенский М. В.^1*, Воронков О. В.^1**, Андропенков С. С.^1***, Куриков Н. Н.^2****

1. ООО «Системы инженерного анализа», Нижний Новгород, Россия
2. ОАО «Атомэнергопроект», Санкт-Петербург, Россия

*e-mail: m.obolenskiy@caecis.com
**e-mail: fsi@caecis.com
***e-mail: s.andropenkov@caecis.com
****e-mail: nnkurikov@spbaep.ru

Аннотация

Приводится сравнение результатов численного моделирования в программных пакетах ЛОГОС и ABAQUS динамической потери устойчивости и закритической упругопластической деформации прямолинейной круглой тонкостенной алюминиевой трубы при осевом ударном сжатии. Постановка задачи основана на описании эксперимента из литературы. Рассматриваются аспекты моделирования трубы с малыми начальными несовершенствами геометрической формы, что оказывает значительное влияние на ее итоговую деформированную форму. Результаты решения в ЛОГОС отличаются от результатов ABAQUS по большинству рассмотренных величин на ~1%, максимум – на ~4%. Машинная трудоемкость решения данной задачи в ЛОГОС в ~27 раз превышает аналогичную величину для ABAQUS.

Ключевые слова:

МКЭ, ударное нагружение, контакт, закритическое упругопластическое деформирование, ABAQUS, ЛОГОС

Библиографический список

1. Яковлев П.А., Буслаев А.А. Форум по математическому моделированию определил курс развития российской открытой САЕ-платформы «ЛОГОС» URL: https://www.atomic-energy.ru/news/2023/12/07/141292
2. Баженов В.Г., Рябов А.А., Птицын С.О. Динамическая потеря устойчивости и закритическая деформация цилиндрических оболочек // Проблемы прочности и пластичности. 2018. Т. 80, № 2. С. 209–218. URL: https://doi.org/10.32326/1814-9146-2018-80-2-209-218
3. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1967. - 984 с.
4. Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. - М.: Машиностроение, 1978. - 311 с.
5. Narayana Y.V., Gunda J.B., Reddy P.R., Markandeya R. Nonlinear buckling and post-buckling analysis of imperfect cylindrical shells subjected to axial compressive load // J. of Structural Engineering. 2015. V. 42, No. 2. P. 78–85.
6. Баженов В.Г., Нагорных Е.В., Самсонова Д.А. Исследование влияния толщины и начальных несовершенств геометрии цилиндрической упругопластической оболочки с упругим заполнителем на формы потери устойчивости при внешнем давлении // Материалы XIII Международной конференции по прикладной математике и механике в аэрокосмической отрасли - AMMAI’2020 (Алушта, 6–13 сентября 2020). - М.: Изд-во МАИ, 2020. С. 257–259.
7. Локтева Н.А., Сердюк Д.О., Скопинцев П.Д., Федотенков Г.В. Нестационарное деформирование анизотропной круговой цилиндрической оболочки // Труды МАИ. 2021. № 120. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=161423. DOI: 10.34759/trd-2021-120-09
8. Коровайцева Е.А. Исследование влияния локального утонения на закритическое поведение цилиндрической оболочки из гиперупругого материала // Труды МАИ. 2023. № 131. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=175912. DOI: 10.34759/trd-2023-131-06
9. Анисимов С.А. Численный анализ устойчивости при осевом сжатии вафельных цилиндрических оболочек из алюминиевых сплавов // Труды МАИ. 2024. № 134. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=178880
10. Баженов В.Г., Игоничева Е.В. Динамическая потеря устойчивости и закритическое поведение тонкой цилиндрической оболочки с начальными несовершенствами под действием осевой ударной нагрузки // Прикладные проблемы прочности и пластичности. 1977. № 6. С. 98–106.
11. Баженов В.Г., Игоничева Е.В. Нелинейный анализ неосесимметричного выпучивания цилиндрических и конических оболочек при осевом ударе // Прикладная механика. 1987. Т. 23, № 5. С. 10–17.
12. Li Z., Cao Y., Pan G. Influence of geometric imperfections on the axially loaded composite conical shells with and without cutout // AIP Advances. 2020. No. 10. DOI: 10.1063/5.0021103
13. Speicher G., Saal H. Numerical calculation of limit loads for shells of revolution with particular regard to the applying equivalent initial imperfection. Buckling of Shell Structure, on Land, in the Sea, and in the Air. Elsevier Applied Science, London, 1991, P. 466–475.
14. Papadopoulos V., Papadrakakis M. Finite element analysis of cylindrical panels with random initial imperfections // Journal of engineering mechanics. 2004. No. 130. P. 867–876. DOI: 10.1061/~ASCE!0733-9399~2004!130:8~867
15. Hilburger M.W., Nemeth M.P., Starnes J.H. Shell buckling design criteria based on manufacturing imperfection signatures // AIAA Journal. 2006. No. 44 (3). P. 654–663. DOI: 10.2514/1.5429
16. Баженов В.Г., Ломунов В.К. Экспериментально-теоретическое исследование упругопластического выпучивания цилиндрических оболочек при осевом ударе // Прикладная механика. 1983. Т. 19, № 6. С. 23–29.
17. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: справочник под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. - М.: Энергоиздат, 1991. 1232с.
18. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Fox D.D. The finite element method for solid and structural mechanics. Butterworth-Heinemann Publ. GB, Oxford, 2014. 544 p.
19. Belytschko T., Liu W.K., Moran B., Elkhodary K.I. Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures. Wiley, UK, Chichester, 2014. 832 p.
20. Оболенский М.В., Воронков О.В., Андропенков С.С., Куриков Н.Н. Численное исследование влияния начального несовершенства на форму закритического деформирования цилиндрической оболочки при осевом динамическом сжатии // Труды XXIV Международной конференции «Математическое моделирование и суперкомпьютерные технологии» (Нижний Новгород, 18–21 ноября 2024): сборник трудов. - Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 2024. C. 120–125. 
21. ГОСТ 24642-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1981. - 45 с.
22. ГОСТ 24643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1981. - 10 с.