Оценка прочности, а особенно усталостной прочности, по результатам МКЭ анализа зачастую является достаточно сложным вопросом. Методика FKM “Аналитическая оценка прочности деталей” описывает вопросы как статической прочности, так и долговечности. Эта методика была разработана Advisory Board for Engineering and Research (Германия) для различных применений в механической инженерии и в других отраслях.

Обычный подход к оценке прочности, который используется нашими заказчиками, предусматривает выявление критических зон конструкции в ручном режиме. В этих зонах с минимальным запасом прочности* из результатов конечноэлементной модели выписываются значения напряжений и градиентов напряжений, а затем проводится оценка прочности по методике FKM. Этот подход слишком затратен по времени и лишён определённости с точки зрения выявления опасных зон. Для преодоления этой проблемы мы в компании CADFEM совместно с нашими партнёрами Ingenieurbüro Huß & Feickert (ihf) разработали ACT расширение для ANSYS под названием WB/FKM, которое интегрирует методику FKM в среду Workbench.

Мы начали разработку для версии ANSYS 14.5, когда была выпущена одна из первых версий модуля ACT (Application Customization Toolkit). Этот модуль предоставляет инструменты для всестороннего доступа к результатам, что позволяет считать необходимые значения напряжений, передать их в решатель ihf-FKM, получить оттуда результаты и отобразить значения запаса прочности в графической области. Благодаря функциональности ACT, пользователю без дополнительных усилий со стороны программиста доступны все обычные инструменты для работы с результатами (например, можно изменить легенду, отобразить изолинии, использовать инструмент Probe и так далее). Это позволяет эффективно интегрировать расширение в обычный процесс работы с ANSYS Workbench.

В дополнение к стандартным средствам отображения результатов, наше приложение использует собственные панели инструментов, кнопки и диалоговые окна для обеспечения следующей функциональности:

• Окно общих настроек (Global Settings Dialog) – позволяет пользователю задавать значения по умолчанию, язык интерфейса, настройки использования памяти и т.д.
• Редактор материалов (Material Editor) – позволяет использовать базу материалов в расширении WB/FKM. По умолчанию база содержит все материалы, заданные в методике FKM.
• Редактор нагрузок (Stress Spectrum Editor) – позволяет пользователю задавать собственные спектры нагружения.

HTML-отчёт, который создаётся в Workbench для документации результатов, будет включать все параметры, использованные в методике FKM. Расширение WB/FKM предназначено для моделей, в которых не используются тела-оболочки и сварные соединения, но мы уже разработали ещё одно ACT расширение под названием WB/FKM-Weld. Это расширение позволяет проводить оценку сварных швов в оболочечных моделях согласно критериям, указанным в методике FKM. Также благодаря возможностям ACT в приложение FKM были внедрены дополнительные инструменты. В сотрудничестве с нашими партнёрами в IMA, мы создали WB/WIAM RIFEST (оценка прочности по методике FKM для одной точки конструкции) и WB/WIAM Engineering Data (база данных по металлическим материалам). Эти четыре приложения являются частью расширения FKM, которое полностью интегрировано в ANSYS Workbench.

С помощью расширений ACT мы также создали следующие приложения:

• MoldSim: моделирование процессов литья в рамках Workbench;
• A.V.E.: визуализация и сжатие результатов;
• Model Reduction: уменьшение размера конечноэлементной модели для интегрирования в задачи системного моделирования;
• Bolt Assessment: оценка усталостной прочности болтов согласно стандарту VDI 2230.

С помощью ACT в ANSYS Workbench можно добавлять новые инструменты, такие как особые виды нагрузок, граничных условий и результатов. В последней версии ACT в дополнение к вопросам удовлетворения специфических требований заказчика были существенно расширены возможности автоматизации. Это позволяет создавать новые автоматизированные алгоритмы анализа, в которых используются стандартные инструменты Workbench. Диапазон возможных применений ACT – от отдельных автоматизированных задач до полностью автоматизированного анализа. Для взаимодействия с пользователем можно создавать панели инструментов, мастера (wizards), шаблоны для новых видов анализа и процессов ANSYS AIM. Расширения ANSYS ACT пишутся на языке программирования Python, их можно интегрировать в различные приложения. ACT – это широкие возможности для пользователей, которые хотят использовать особые виды расчётов и создавать собственные приложения.

Немаловажным фактором является то, что программирование расширений ACT можно довольно быстро освоить благодаря обучающим материалам и примерам из ANSYS Appstore. Расширения ACT всё чаще используются не только программистами, но и инженерами-расчётчиками, которые теперь могут сами задавать алгоритмы расчёта и внедрять ACT приложения самостоятельно.

Примечание переводчика:

* в методике FKM используется понятие degree of utilization, практически не распространённое в русскоязычной литературе. В простейшем случае этот коэффициент равен отношению действующего напряжения к допускаемому. При проектировании необходимо обеспечить degree of utilization меньше единицы, а опасными зонами конструкции будут зоны с максимальным degree of utilization. При переводе понятие degree of utilization заменено на более привычный термин «запас прочности».

Источник: http://www.ansys-blog.com/seamless-integration-fkm-guideline-ansys-act/
Автор: Thomas Schneider