МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИНЫ ПО МЕТОДУ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В МНОГОЧИСЛЕННЫХ ПЛОСКОСТЯХ КОНСТРУКЦИИ

1. Устройство (900) для прогнозирования развития трещины в конструкции, имеющей множество слоев, содержащее: процессор (902) и память, хранящую исполняемые инструкции, которые, в ответ на их исполнение процессором (902), вызывают выполнение устройством (900) по меньшей мере следующих операций:
создание или прием конечно-элементной модели (200, 300, 400) конструкции, в которой указанное множество слоев представлены сеточными ячейками оболочки или объемными элементами, из которых каждая оболочка или каждый объемный элемент используют совокупность узлов (204), причем сеточные ячейки оболочки или объемные элементы, имеющие множество интерфейсов (206) в соответствующем множестве ортогональных плоскостей потенциальной трещины, заданы между смежной оболочкой или объемными элементами сеточных ячеек оболочки или объемными элементами,
задание в указанном множестве интерфейсов (206) интерфейсных элементов (208), каждый из которых содержит множество пар внешних узлов, имеющих кластер узлов, расположенный между ними таким образом, что по меньшей мере часть интерфейсного элемента (208) находится в пределах каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206), причем узлы (204) из каждой пары внешних узлов совпадают с соответствующими узлами (204) смежной оболочки или объемных элементов на противоположных сторонах соответствующего интерфейса,
причем для каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206) каждый узел из кластера узлов связан через соответствующий интерфейс с противоположным узлом из кластера узлов с образованием пары связанных узлов, а узел и противоположный узел из пары связанных узлов совпадает с соответствующими узлами (204) смежной оболочки или объемных элементов на противоположных сторонах соответствующего интерфейса,
осуществление анализа разрушения методом конечных элементов в отношении конечно-элементной модели (200, 300, 400) под внешней нагрузкой, включающее осуществление устройством (900) следующего:
установление трещины с вершиной, расположенной в кластере узлов интерфейсного элемента,
расчет скорости высвобождения энергии деформации между узлами (204) из пар связанных узлов кластера узлов под внешней нагрузкой, а также по меньшей мере в одном случае
выявление развития трещины вдоль интерфейсного элемента (208) на основании рассчитанной скорости высвобождения энергии деформации.
2. Устройство (900) по п. 1, в котором указанное множество интерфейсов (206) содержит три интерфейса (206) в трех соответствующих ортогональных плоскостях потенциальной трещины,
причем задание интерфейсных элементов (208) устройством (900) включает задание устройством (900) каждого интерфейсного элемента (208), содержащего по меньшей мере двенадцать пар внешних узлов с расположенным между ними кластером из восьми узлов, а
для каждого соответствующего интерфейса из трех интерфейсов (206) каждый узел в кластере из восьми узлов связан через соответствующий интерфейс со смежным узлом указанного кластера из восьми узлов, в результате чего связанные узлы (204) по форме образуют куб.
3. Устройство (900) по п. 1 или 2, в котором задание интерфейсных элементов (208) устройством (900) включает для каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206) задание устройством (900) последовательности интерфейсных элементов (208) таким образом, что по меньшей мере одна пара внешних узлов одного интерфейсного элемента (208) расположена в паре связанных узлов смежного интерфейсного элемента.
4. Устройство (900) по п. 1 или 2, в котором задание интерфейсных элементов (208) устройством (900) включает задание интерфейсных элементов (208) таким образом, что узлы (204) из каждой пары связанных узлов имеют между собой бесконечно большую жесткость, а узлы (204) из каждой пары внешних узлов имеют между собой нулевую жесткость,
причем выявление развития трещины устройством (900) включает присвоение устройством (900) нулевой жесткости между узлами (204) из каждой пары связанных узлов в интерфейсном элементе, через который развивается трещина.
5. Устройство (900) по п. 1 или 2, в котором узлы (204) из пар связанных узлов совпадают друг с другом перед развитием трещины, причем выявление развития трещины устройством (900) включает осуществление этим устройством следующего:
выявление развития трещины между узлами (204) по меньшей мере из одной пары связанных узлов и в ответ на это
развязывание узлов (204) из указанной по меньшей мере одной пары связанных узлов таким образом, что указанные узлы (204) не совпадают друг с другом для моделирования развития трещины.
6. Устройство (900) по п. 1 или 2, в котором расчет скорости высвобождения энергии деформации устройством (900) включает осуществление устройством (900) следующего:
расчет по меньшей мере одного усилия между парой связанных узлов и сдвига между узлами (204) из пары внешних узлов интерфейсного элемента и
расчет скорости высвобождения энергии деформации по меньшей мере частично на основании указанного по меньшей мере одного усилия и сдвига.
7. Устройство (900) по п. 1 или 2, в котором анализ разрушения методом конечных элементов, осуществляемый устройством (900), включает определение устройством (900) одного или более видов разрушения конструкции по меньшей мере частично на основании указанного развития трещины.
8. Способ прогнозирования развития трещины в конструкции, имеющей множество слоев, включающий:
создание или прием конечно-элементной модели (200, 300, 400) конструкции, в которой указанное множество слоев представлены сеточными ячейками оболочки или объемными элементами, из которых каждая оболочка или каждый объемный элемент используют совокупность узлов (204), причем сеточные ячейки оболочки или объемные элементы, имеющие множество интерфейсов (206) в соответствующем множестве ортогональных плоскостей потенциальной трещины, заданы между смежной оболочкой или объемными элементами сеточных ячеек оболочки или объемными элементами,
задание в указанном множестве интерфейсов (206) интерфейсных элементов (208), каждый из которых содержит множество пар внешних узлов, имеющих кластер узлов, расположенный между ними таким образом, что по меньшей мере часть интерфейсного элемента (208) находится в пределах каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206), причем узлы (204) из каждой пары внешних узлов совпадают с соответствующими узлами (204) смежной оболочки или объемных элементов на противоположных сторонах соответствующего интерфейса,
причем для каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206) каждый узел из кластера узлов связан через соответствующий интерфейс с противоположным узлом из кластера узлов с образованием пары связанных узлов, а узел и противоположный узел из пары связанных узлов совпадают с соответствующими узлами (204) смежной оболочки или объемных элементов на противоположных сторонах соответствующего интерфейса, осуществление анализа разрушения методом конечных элементов в отношении конечно-элементной модели (200, 300, 400) под внешней нагрузкой, включающее осуществление устройством (900) следующего:
установление трещины с вершиной, расположенной в кластере узлов интерфейсного элемента,
расчет скорости высвобождения энергии деформации между узлами (204) из пар связанных узлов кластера узлов под внешней нагрузкой, а также по меньшей мере в одном случае
выявление развития трещины вдоль интерфейсного элемента (208) на основании рассчитанной скорости высвобождения энергии деформации.
9. Способ по п. 8, в котором указанное множество интерфейсов (206) содержит три интерфейса (206) в трех соответствующих ортогональных плоскостях потенциальной трещины,
причем задание интерфейсных элементов (208) включает задание каждого интерфейсного элемента (208), содержащего по меньшей мере двенадцать пар внешних узлов с расположенным между ними кластером из восьми узлов, а
для каждого соответствующего интерфейса из трех интерфейсов (206) каждый узел в кластере из восьми узлов связан через соответствующий интерфейс с противоположным узлом указанного кластера из восьми узлов, в результате чего пары связанных узлов по форме образуют куб.
10. Способ по п. 8 или 9, согласно которому задание интерфейсных элементов (208) включает задание последовательности интерфейсных элементов (208) для каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206) таким образом, что по меньшей мере одна пара внешних узлов одного интерфейсного элемента (208) расположена в паре связанных узлов смежного интерфейсного элемента.
11. Способ по п. 8 или 9, согласно которому задание интерфейсных элементов (208) включает задание интерфейсных элементов (208) таким образом, что узлы (204) из каждой пары связанных узлов имеют между собой бесконечно большую жесткость, а узлы (204) из каждой пары внешних узлов имеют между собой нулевую жесткость,
причем выявление развития трещины включает присвоение нулевой жесткости между узлами (204) из каждой пары связанных узлов в интерфейсном элементе, через который развивается трещина.
12. Способ по п. 8 или 9, согласно которому узлы (204) из пар связанных узлов совпадают друг с другом перед развитием трещины, причем выявление развития трещины включает:
выявление развития трещины между узлами (204) по меньшей мере из одной пары связанных узлов и в ответ на это
развязывание узлов (204) из указанной по меньшей мере одной пары связанных узлов таким образом, что указанные узлы (204) не совпадают друг с другом для моделирования развития трещины.
13. Способ по п. 8 или 9, согласно которому расчет скорости высвобождения энергии деформации включает:
расчет по меньшей мере одного усилия между парой связанных узлов и сдвига между узлами (204) из пары внешних узлов интерфейсного элемента, и
расчет скорости высвобождения энергии деформации по меньшей мере частично на основании указанного по меньшей мере одного усилия и сдвига.
14. Способ по п. 8 или 9, согласно которому осуществление анализа разрушения методом конечных элементов включает определение одного или более видов разрушения конструкции по меньшей мере частично на основании указанного развития трещины.
15. Компьютерочитаемый носитель для прогнозирования развития трещины в конструкции, имеющей множество слоев, причем компьютерочитаемый носитель выполнен с возможностью долговременного хранения данных и содержит хранящиеся в нем части компьютерочитаемого программного кода, которые, в ответ на их исполнение процессором (902), вызывают осуществление устройством (900) по меньшей мере следующего:
создание или прием конечно-элементной модели (200, 300, 400) конструкции, в которой указанное множество слоев представлены сеточными ячейками оболочки или объемными элементами, из которых каждая оболочка или каждый объемный элемент используют совокупность узлов (204), причем сеточные ячейки оболочки или объемные элементы, имеющие множество интерфейсов (206) в соответствующем множестве ортогональных плоскостей потенциальной трещины, заданы между смежной оболочкой или объемными элементами сеточных ячеек оболочки или объемными элементами,
задание в указанном множестве интерфейсов (206) интерфейсных элементов (208), каждый из которых содержит множество пар внешних узлов, имеющих кластер узлов, расположенный между ними таким образом, что по меньшей мере часть интерфейсного элемента (208) находится в пределах каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206), причем узлы (204) из каждой пары внешних узлов совпадают с соответствующими узлами (204) смежной оболочки или объемных элементов на противоположных сторонах соответствующего интерфейса,
причем для каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206) каждый узел кластера узлов связан через соответствующий интерфейс с противоположным узлом кластера узлов с образованием пары связанных узлов, а узел и противоположный узел из пары связанных узлов совпадают с соответствующими узлами (204) смежной оболочки или объемных элементов на противоположных сторонах соответствующего интерфейса, осуществление анализа разрушения методом конечных элементов в отношении конечно-элементной модели (200, 300, 400) под внешней нагрузкой, включающее осуществление устройством (900) следующего:
установление трещины с вершиной, расположенной в кластере узлов интерфейсного элемента,
расчет скорости высвобождения энергии деформации между узлами (204) из пар связанных узлов кластера узлов под внешней нагрузкой, а также по меньшей мере в одном случае
выявление развития трещины вдоль интерфейсного элемента (208) на основании рассчитанной скорости высвобождения энергии деформации.
16. Компьютерочитаемый носитель по п. 15, в котором указанное множество интерфейсов (206) содержат три интерфейса (206) в трех соответствующих ортогональных плоскостях потенциальной трещины,
причем задание интерфейсных элементов (208) устройством (900) включает задание каждого интерфейсного элемента (208), содержащего по меньшей мере двенадцать пар внешних узлов с расположенным между ними кластером из восьми узлов, а
для каждого соответствующего интерфейса из трех интерфейсов (206) каждый узел в кластере из восьми узлов связан через соответствующий интерфейс со смежным узлом из указанного кластера из восьми узлов, в результате чего связанные узлы (204) образуют по форме куб.
17. Компьютерочитаемый носитель по п. 15 или 16, в котором задание интерфейсных элементов (208) устройством (900) включает задание последовательности интерфейсных элементов (208) для каждого соответствующего интерфейса из указанного множества интерфейсов (206) таким образом, что по меньшей мере одна пара внешних узлов одного интерфейсного элемента (208) расположена в паре связанных узлов смежного интерфейсного элемента.
18. Компьютерочитаемый носитель по п. 15 или 16, в котором задание интерфейсных элементов (208) устройством (900) включает задание интерфейсных элементов (208) устройством (900) таким образом, что узлы (204) из каждой пары связанных узлов имеют между собой бесконечно большую жесткость, а узлы (204) из каждой пары внешних узлов имеют между собой нулевую жесткость,
причем выявление развития трещины устройством (900) включает присвоение устройством (900) нулевой жесткости между узлами (204) из каждой пары связанных узлов в интерфейсном элементе, через который развивается трещина.
19. Компьютерочитаемый носитель по п. 15 или 16, в котором узлы (204) из пар связанных узлов совпадают друг с другом перед развитием трещины,
причем выявление развития трещины устройством (900) включает осуществление этим устройством следующего:
выявление развития трещины между узлами (204) по меньшей мере из одной пары связанных узлов и в ответ на это
развязывание узлов (204) из указанной по меньшей мере одной пары связанных узлов таким образом, что указанные узлы (204) не совпадают друг с другом для моделирования развития трещины.
20. Компьютерочитаемый носитель по п. 15 или 16, в котором расчет скорости высвобождения энергии деформации, осуществляемый устройством (900), включает:
расчет по меньшей мере одного усилия между парой связанных узлов и сдвига между узлами (204) из пары внешних узлов интерфейсного элемента и
расчет скорости высвобождения энергии деформации по меньшей мере частично на основании указанного по меньшей мере одного усилия и сдвига.
21. Компьютерочитаемый носитель по п. 15 или 16, в котором анализ разрушения методом конечных элементов, осуществляемый устройством (900), включает определение одного или более видов разрушения конструкции по меньшей мере частично на основании указанного развития трещины.