РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ЧИСЛЕННОЙ ГОМОГЕНИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ДАННЫМ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА

Аннотация

Современные подходы к производству материалов определяют необходимость в оценке их механических характеристик. В связи с этим распространение получили подходы, основанные на применении данных с цифровых двойников, полученных методами неразрушающего контроля. Рассматривается метод численной гомогенизации с учетом структурного распределения материала в элементе негомогенной среды согласно данным компьютерной томографии на основе метода конечных элементов. Особенностью подхода выступает построение сетки, каждый конечный элемент которой учитывает локальное неоднородное распределение материала в расчетной области. Применение этого подхода при решении набора тестовых задач показало быструю сходимость результатов в сравнении с аналитическими методами расчета и с прямым моделированием, а также сокращение времени вычислений в силу уменьшения размерности системы. Анализ результатов предполагал оценку влияния степени дискретизации численной модели как на точность расчетов, так и на их продолжительность. Установлено, что при рассмотрении показательных образцов с равномерным распределением материала погрешность результатов относительно аналитических методов расчета не превышает 3%. Проведение вычислений для образцов с неоднородной структурой показало значения отклонений, не превышающие 12,5%, что в большей степени обусловлено чувствительностью метода прямого моделирования к выбору кинематических граничных условий. Применение разработанного подхода к определению эффективных механических параметров элемента негомогенной среды на основе данных его цифрового двойника позволяет получать достоверные результаты с оптимальным временем проводимых вычислений.