Особенности моделирования ползучестив пакете ANSYS

В моделях ползучести, реализованных в пакете ANSYS, используются сочетания теории течения, теории упрочнения и теории идеальной вязкости. Скорость ползучести при этом может быть функцией напряжения, деформации, времени, температуры и нейтронного излучения. Стандартные модели ползучести в пакете Ansys описывают неустановившуюся и установившуюся стадии ползучести (1 и 2 стадии), а также ползучесть, вызванную ядерным излучением. Возможно комбинирование этих моделей. Существует также возможность реализовывать другие модели ползучести, используя USERPROGRAMMABLEFEATURES.

Для расчета ползучести в ANSYSиспользуется команда TB,CREEP. При выборе типа элемента следует убедиться, что для него возможен расчет ползучести, то есть в свойствах типа элемента раздел SPECIAL FEATURESтаблицыINPUTSUMMARY содержит опцию CREEP.

В уравнениях моделей ползучести используются специальные единицы измерения, в частности, температура должна измеряться в Кельвинах.Для этого используется команда TOFFST, она обеспечивает сдвижку системы отсчета температур относительно абсолютного нуля.

В пределах шага по времени приращение деформации ползучести вычисляется следующим образом

.

При ярко выраженной нелинейности зависимости деформации ползучести от времени следует использовать малые шаги по времени. Возможна автоматическая настройка шагов по времени. Для этого необходимо использовать команды AUTOTSи CRPLIM. Команда AUTOTS,ONвключает опцию автоматического выбора шага по времени (в противном случае следует использовать AUTOTS,OFF). Команда CRPLIM позволяет установить критерий ползучести при автоматическом выборе шага по времени в диапазоне от 0.0 до 0.25 (по умолчанию эта величина выбрана равной 0.1). Также можно использовать экспоненциальное снижение шагов по времени, путем задания значения константы С₁₁=1, однако эту возможность следует использовать с осторожностью, так как при этом есть риск недооценить полную деформацию ползучести.

В ANSYSпредусмотрено два метода расчета деформации ползучести: явный (explicit)и неявный (implicit). В явном методе используется прямой подход Эйлера (forwardEulermethod), где скорость ползучести, а также напряжения и деформациина каждом i-том шаге расчета соответствуют началу шага и считаются в пределах шага неизменными

.

При сочетании ползучести и пластичности сначала выполняется уточнение пластической деформации на шаге, а затем деформации ползучести, что соответствует разным значениям напряжений. Это ведет к потере точности метода.

В неявном методе используется метод обратного интегрирования Эйлера (backwardEulerintegration). Скорость ползучести здесь считается в конце шага

.

Неявный метод значительно устойчивее по сравнению с явным методом, он не требует разбивки на слишком малые шаги по времени, как явный метод. При сочетании с пластичностью расчет пластической деформации и деформации ползучести происходит одновременно. То есть неявный метод оказывается точнее и экономичнее.