Obiektowa realizacja solwera MES dla procesu spęczania

• Autorzy: Matuszyk P.J.

Warianty tytułu

EN

Object-oriented realization of the Fe solver for compression test

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono model fizyczny i obliczeniowy dla procesu spęczania próbki oraz jeden z wielu możliwych sposobów opisu i implementacji tych modeli z użyciem metodologii obiektowej i języka C++. Model fizyczny oparto o quasi-stacjonarny model przepływu nieściśliwego płynu o silnie nieliniowej lepkości, zdefiniowanej prawem Nortona-Hoffa. W celu użycia różnorodnych typów elementów skończonych do tak zdefiniowanego sformułowania mieszanego zastosowano stabilizację SUPG. Zbieżność linearyzacji modelu wsparto technikami: subinkrementacji, gdzie minimalizujemy normę residualną, oraz progresywnej strategii linearyzacji modelu konstytutywnego. Dzięki temu uzyskano zbieżność metody dla wszystkich testowanych geometrii próbek, własności materiału oraz warunków fizycznych testów. Zastosowanie podejścia obiektowego do analizy, projektowania i implementacji obiektowej rozpatrywanego modelu obliczeniowego dało w rezultacie zmodularyzowany, przejrzysty, elastyczny i efektywny kod solwera MES. Zaprojektowane algorytmy i struktury ujęte w poszczególne klasy oraz hierarchie klas mogą być być dalej rozwijane, bez większych ingerencji w kod pozostałych klas. Dzięki zastosowaniu takiego podejścia, skrócił się proces implementacji programu, dzięki szybszemu i bardziej precyzyjnemu wychwytywaniu błędów. Ponadto, poszczególne składowe (klasy) zaprojektowano tak. aby mogły być używane przy implementacji innych programów tego typu, co wydatnie skróci czas ich powstania.

EN

The paper deals with developing and implementing object-oriented model of finite element solver for simulation of compression material tests. First, mathematical model of compression on the basis of incompressible nonlinear viscoplastic low is considered. A weak form is developed using SUPG stabilization method. Several methods providing convergence of Newton-Raphson method for linearization of discretized model are presented. Then, purposefulness of applying of object-oriented technique is shortly discussed. Finally, description of object-oriented model of the FE solver is presented with short description of all classes.

Słowa kluczowe

PL

proces spęczania; język C++; metodologia obiektowa; prawo Nortona-Hoffa; solwer MES

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 4, Nr 4
• Strony: 127--143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Matuszyk P.J.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Bibliografia

• Blank, H., Rudgyard, M., Wathen, A.J., 1999, Stabilised finite element methods for steady incompressible flow, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 174:91-105.
• Brezzi, F., Fortin, M., 1991, Mixed and Hybrid Finite Element Methods, Springer-Verlag.
• Chen, C.C., Kobayashi, S., 1978, Rigid-plastic-finite-element analysis of ring compression. Application of Numerical methods to Forming Processes, ASME, ADM, 28:163- 174.
• Dubois-Pelerin, Y., Zimmermann, T., Bomme, P., 1992, Object- oriented finite element programming: II, A prototype Programm in Smalltalk, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 98.
• Dubois-Pelerin, Y.,Zimmermajm, T., 1993, Object-oriented finite element programming: III, An efficient implementation in C++, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 108.
• Elman, H.C., Silvester, D.J., Wathen, A.J., 1996, Iterative Methods for Problems in Computational Fluid Dynamics, Technical Report CS-TR-3675.
• Hartley, P. and Pillinger, I. and Sturgess, C. ed., 1992., Numerical Modelling of Material Deformation Processes, Springer-Verlag.
• Hughes, T.J.R., Franca, L.P., 1987, A new finite element method for computational fluid dynamics: VII. The Stokes problem with various well-posed boundary conditions: Symmetric formulations that converge for all velocity /pressure spaces, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 65:85-96.
• Hughes, T.J.R., Franca, L.P., Balestra, M., 1986, A new finite element formulation for computational fluid dynamics: V. Circumventing the Babuska-Brezzi condition: A stable Petrov-Galerkin formulation of the Stokes problem accomodating equal-order intrpolations, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 59:85-99.
• Jansen, K., Collis, S., Whiting, C., Shakib, F., 1999, A better consistency for low-order stabilized finite element methods.
• Maniaty, A.M., Liu, L., Klaas, O., Shephard, M.S., 2001, Stabilized finite element method for viscoplastic flow: formulation and a simple progressive solution strategy, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 190:4609-4625.
• Saad, Y., 2000, Iterative Methods for Sparse Linear Systems, SIAM.
• Wagoner, R.H., Chenot, J.L., 2001, Metal Forming Analysis, Cambridge University Press.
• Zimmermann, T., Dubois-Pelerin, Y., Bomme, P., 1992, Object- oriented finite element programming: I, Governing principles, Comp. Meth. Appl. Mech. Eng., 98.