АФРОСТ
AFGROW (Air Force Grow) — это компьютерная программа анализа толерантности к повреждениям (DTA), которая рассчитывает зарождение трещин, рост усталостных трещин и разрушение для прогнозирования срока службы металлических конструкций. Первоначально разработан исследовательской лабораторией ВВС AFGROW. [ 1 ] в основном используется в аэрокосмической отрасли, но может применяться к любому типу металлических конструкций, подверженных усталостному растрескиванию.
История
[ редактировать ]История AFGROW восходит к отличной программе прогнозирования срока службы роста (ASDGRO), которая была написана на BASIC для IBM-PC Э. Дэвидсоном из ASD/ENSF в начале-середине 1980-х годов. В 1985 году ASDGRO использовалась в качестве основы для анализа роста трещин на вертолете Sikorsky H-53 по контракту с Warner-Robins ALC. Программа была модифицирована для использования очень больших спектров нагрузок, приближенных решений по интенсивности напряжений для трещин в произвольных полях напряжений, а также использования табличной зависимости скорости роста трещин на основе уравнения Уокера для каждой точки (Т-метод Хартера). Решение для точечной трещины из Тады , Пэрис и Ирвина . Справочника по факторам интенсивности напряжений [ 2 ] Первоначально использовался для определения K (для произвольных полей напряжений) путем интегрирования по длине трещины с использованием безупречного распределения напряжений независимо для каждого размера трещины. Новый метод был разработан Ф. Гримсли (AFWAL/FIBEC) для определения интенсивности напряжения, в котором использовалась двумерная схема гауссовского интегрирования с экстраполяцией Ричардсона, оптимизированная Г. Сендекием (AFWAL/FIBEC). Получившаяся программа получила название MODGRO, поскольку представляла собой модифицированную версию ASDGRO.
Многие модификации были внесены в конце 1980-х - начале 1990-х годов. Основной модификацией было изменение языка кодирования с BASIC на Turbo и C. Pascal На основе обнаруженных ошибок было внесено множество мелких изменений/ремонтов. В этот период НАСА/Драйден внедрило MODGRO при анализе программы летных испытаний X-29 .
В 1993 году ВМС были заинтересованы в использовании MODGRO для помощи в программе оценки влияния определенных (классифицированных) сред на устойчивость самолетов к повреждениям. В то время началась работа по преобразованию MODGRO версии 3.X на язык C для UNIX, чтобы обеспечить производительность и переносимость на несколько рабочих станций UNIX. В 1994 году MODGRO был переименован в AFGROW, версия 3.X.
С 1996 года версия AFGROW для Windows заменила версию UNIX , поскольку спрос на версию UNIX не оправдал затрат на ее обслуживание. Также был эксперимент по портированию AFGROW на Mac OS , но спроса не было. Была добавлена автоматизированная возможность в виде интерфейса модели компонентных объектов Microsoft (COM) .
В настоящее время программа разрабатывается и поддерживается компанией LexTech, Inc.
Архитектура программного обеспечения
[ редактировать ]Библиотека коэффициентов интенсивности напряжений предоставляет модели для более чем 30 различных геометрических форм трещин (во многих случаях включая растяжение, изгиб и нагрузку на подшипники). Кроме того, возможность анализа множественных трещин позволяет анализировать две независимые трещины в пластине (включая эффекты отверстий) и несимметричный угол с трещиной. Решения на основе конечных элементов (FE) доступны как для несимметричных сквозных трещин в отверстиях, так и для трещин, растущих по направлению к отверстиям. Эта возможность позволяет анализировать более одной трещины, растущей из ряда отверстий для крепежа.
AFGROW реализует пять различных моделей роста трещин (уравнение Формана, [ 3 ] уравнение Уокера, [ 4 ] Табличный поиск, метод Хартера-Т и уравнение NASGRO [ 5 ] ) для определения роста трещин в зависимости от приложенной циклической нагрузки. Другие варианты пользователя включают пять моделей взаимодействия нагрузки (замедления) (закрытие, [ 6 ] [ 7 ] Фастран , [ 8 ] Сюй, Уиллер, [ 9 ] и обобщенный Вилленборг [ 10 ] ), модель зарождения усталостных трещин на основе деформации и срока службы, а также возможность выполнить анализ роста трещин с учетом эффекта клеевого ремонта. Программа также включает в себя такие инструменты, как: решения по интенсивности стресса, коэффициенты бета-модификации (способность оценивать коэффициенты интенсивности стресса для случаев, которые могут не совпадать с точным соответствием одному из предоставленных решений по интенсивности стресса), возможность анализа остаточного напряжения, подсчет циклов. и возможность автоматического переноса выходных данных в Microsoft Excel.
AFGROW использует интерфейсы автоматизации COM (объектная модель компонентов) , которые позволяют использовать сценарии в других приложениях Windows. Программа имеет подключаемый интерфейс геометрии трещин, который взаимодействует с программами структурного анализа, способными рассчитывать коэффициенты интенсивности напряжений (K) в среде Windows. Пользователи могут создавать свои собственные решения по снижению стресса, написав и скомпилировав библиотеки динамической компоновки (DLL) с использованием относительно простых кодов. Это включает в себя возможность анимировать рост трещины. Этот интерфейс также позволяет программному обеспечению для анализа методом конечных элементов предоставлять трехмерную информацию об интенсивности напряжений на протяжении всего процесса прогнозирования срока службы трещины.
Можно выбрать случаи с двумя независимыми трещинами (с отверстиями и без них). Возможность подключаемой модели интенсивности стресса позволяет создавать решения по интенсивности стресса в форме Windows DLL (динамически подключаемая библиотека) . Инструменты рисования позволяют анимировать решения во время анализа. Интерактивные решения по интенсивности напряжения позволяют использовать внешний код FEM для получения обновленных решений по интенсивности напряжения.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хартер, Джеймс А. (2003). Справочное руководство AFGROW (версия 4.0) . База ВВС Райт-Паттерсон, AFRL/VASM.
- ^ Тада, Хироши; Пэрис, Пол С.; Ирвин, Джордж Р. (1973). Справочник по стресс-анализу трещин . Дель Исследовательская корпорация.
- ^ Форман, Р.Г.; Хирни, Вирджиния; Энгл, РМ (1967). «Численный анализ распространения трещин в конструкциях с циклическими нагрузками». Журнал фундаментальной инженерии . 89 (3): 459–464. дои : 10.1115/1.3609637 .
- ^ Уокер, К. (1970). «Влияние соотношения напряжений при распространении трещин и усталости алюминия 2024-T3 и 7075-T6». Влияние окружающей среды и сложная история нагрузок на усталостный срок службы . Американское общество испытаний и материалов. стр. 1–14.
- ^ Программное обеспечение NASGRO для анализа механики разрушения и роста усталостных трещин, версия 4.02 . SwRI. 2002.
- ^ Элбер, Вольф (1970). «Закрытие усталостных трещин при циклическом растяжении». Инженерная механика разрушения . 2 : 37–45.
- ^ Элбер, Вольф (1971). Значение закрытия усталостных трещин, ASTM STP 486 . Американское общество испытаний и материалов. стр. 230–242.
- ^ Ньюман, Дж. К. младший (1992). FASTRAN II — Программа структурного анализа роста усталостных трещин, Технический меморандум 104159 . НАСА.
- ^ Уиллер, О.Э. (1972). «Спектральная нагрузка и рост трещин». Журнал фундаментальной инженерии . 94 : 181–186.
- ^ Вилленборг, доктор юридических наук; Энгл, РМ; Вуд, ХА (1971). «Модель замедления роста трещин с использованием концепции эффективного напряжения». НАСА.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь )