Компьютерное моделирование мультифизических процессов в нагруженных конструкциях и технологических системах

Abstract

В работе описаны формализованные на единой комплексной научно-методологической базе компьютерные технологии мультифизических процессов в нагруженных конструкциях и технологических системах. Рассмотрены основные этапы анализа в условиях действия внешней среды и физических полей различной природы. Основополагающим компонентом анализа мультифизических проблем является построение связанных моделей. При моделировании, наиболее полно приближенном к реальным условиям работы технологических систем, была предпринята попытка интегрировать различные по физической природе процессы к единой унифицированной схеме с использованием повторяемых и отлаженных этапов. Данное исследование позволило провести классификацию задач по характеру связи между процессами и подходам к их моделированию, что позволило построить стандартную схему для декомпозиции комплексной проблемы на ряд отдельных физических задач, и успешно апробировать разработанный математический аппарат на ряде конструкций и технологических систем. Кратко изложены подходы к созданию программ анализа мультифизических процессов в нагруженных конструкциях и технологических системах. Приведены примеры реализованных прикладных инжиниринговых разработок физико-механических процессов в нагруженных конструкциях и технологических системах.

The rapid development of CAD/CAM/CAE/CIM/PLM systems is a worldwide trend. Successful design of complex systems requires multidisciplinary analysis and computer techniques. The purpose of this study was to develop methods multiphysics analysis in conditions of the external environment and physical fields of different nature. Multiphysics analysis of structures and technological systems can be "Multifield", "Multidomain", "Multiscale". This article describes the formalized on a single integrated scientific and methodological basis of a technique of multiphysics analysis. A survey of current concepts and methods of multiphysics analysis is presented. The research includes a brief summary of main scientific results of multidisciplinary modeling of loaded structures and technological systems. This article has developed a methodology for modeling multiphysics analysis of complex structures in the study of their life cycle - from design to exploitation and utilization. Short information is resulted about the basic stages of multiphysics analysis of loaded structures and technological systems. The basic component analyses of multiphysics problems are to build related models. The classification of coupled (multiphysics) problems is carried out. It focuses on innovative improvements, developments and applications of finite element-based multiphysics analysis. Mathematical model of construction elements of the technological systems is presented. All approaches, the models and methods of multiphysics analysis have their applications, characterized by different resource requirements and the level of accuracy. Examples of implemented applications of physical and mechanical processes of industrial products are presented.