Специальное программное средство генерации макроэлементов в методе внешних конечноэлементных аппроксимаций

В современных условиях компьютерные системы инженерного анализа вынуждены работать с постоянно усложняющимися конфигурациями изделий. Наиболее популярный в этой среде метод конечных элементов (МКЭ) позволяет оперативно решать большинство ставящихся перед ним задач. Однако инженерный анализ изделий сложной конфигурации может потребовать либо применения суперкомпьютеров, либо упрощения модели изделия, что значительно повышает трудоемкость процесса. В связи с этим возникает потребность поиска более производительных методов расчета. Одним из таких методов является метод внешних конечноэлементных аппроксимаций (МВКА). Но несмотря на достоинства метода, отсутствие удобных средств препроцессирования затрудняет использование метода на практике. В данной статье рассмотрено программное средство препроцессора для МВКА, позволяющее генерировать множества макроэлементов (аналог конечных элементов в МКЭ) для трехмерных (3D) моделей изделий. Разработанный препроцессор обеспечивает генерацию множеств макроэлементов различной размерности путем простой настройки точности единственным параметром. Встроенные в препроцессор алгоритмы учета формы 3D моделей повышают регулярность распределения множества макроэлементов. Интерфейс программного средства позволяет использовать его как для решения исследовательских задач, так и в составе потенциальных систем инженерного анализа по МВКА.

1. Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике. Мир. 1975.

2. Апанович В.Н. Метод внешних конечноэлементных аппроксимаций. Минск: Вышэйш. шк. 1991.

3. Kurowski P. Say Good-Bye To Defeaturing And Meshing. Machine Design. 2000:71-78.

4. Dvorak P. Meshless analysis breaks with FEA traditions. Machine Design. 1999:34.

5. Kurowski P. Analysis Tools for Design Engineers. Society of Automotive Engineers. 2001.

6. McLeod M. Meshless FEA. Design Engineering. October, 2016:26-30.

7. Чижов М.И., Успехов А.А., Троценко А.С. Автоматизированное разбиение 3D моделей в методе внешних конечноэлементных аппроксимаций. Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн: матер. II междунар. НПК, в 2 т. под общ. ред. В. А. Немтинова. 2016;1:211-216.

8. Троценко А.С., Чижов М.И., Успехов А.А. Подготовка сетки макроэлементов с учетом формы тел в методе внешних конечноэлементных аппроксимаций. САПР и моделирование в современной электронике: матер. II междунар. НПК, под общ. ред. Л.А. Потапова, 2018;1:235-239.

9. Diskin B, Thomas L.J. Effects of mesh regularity on accuracy of finite-volume schemes. 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting. 2012.

10. Mikhail Chizhov, Andrei Uspehov, Alexander Trotsenko. Splitting Features of Rotation Shapes in the External Finite-Element Approximations Method. Young Scientist's International Workshop on Trends in Information Processing / CEUR Workshop proceedings. 2017;1837:38-44.