AFGROW (Air Force Grow) - это компьютерная программа анализа устойчивости к повреждениям (DTA), которая рассчитывает возникновение трещин, рост усталостных трещин и разрушение для прогнозирования срока службы металлических конструкций. Первоначально разработанный Исследовательской лабораторией ВВС , AFGROW [1] в основном используется для аэрокосмических приложений, но может применяться к любым типам металлических конструкций, которые подвержены усталостному растрескиванию.
История
История AFGROW восходит к программе прогнозирования срока службы трещин (ASDGRO), которая была написана на BASIC для IBM-PC Э. Дэвидсоном из ASD / ENSF в начале середины 1980-х годов. В 1985 году ASDGRO использовался в качестве основы для анализа роста трещин для вертолета Sikorsky H-53 по контракту с Warner-Robins ALC. Программа была модифицирована для использования очень больших спектров нагрузок, приближенных решений интенсивности напряжений для трещин в произвольных полях напряжений и использования табличной зависимости скорости роста трещин на основе уравнения Уокера для каждой точки (Т-метод Хартера). Решение для точечной нагруженной трещины из Справочника по факторам интенсивности напряжений Тада , Париса и Ирвина [2] первоначально использовалось для определения K (для произвольных полей напряжений) путем интегрирования по длине трещины с использованием безупречного распределения напряжений независимо для каждого размера трещины. Ф. Гримсли (AFWAL / FIBEC) разработал новый метод определения интенсивности напряжений, в котором использовалась двумерная схема интегрирования по Гауссу с экстраполяцией Ричардсона, оптимизированная Г. Зендецким (AFWAL / FIBEC). Получившаяся программа была названа MODGRO, поскольку она была модифицированной версией ASDGRO.
Многие модификации были сделаны в конце 1980-х - начале 1990-х годов. Первичная модификация изменения языка кодирования от BASIC для Turbo Pascal и C . Многочисленные мелкие изменения / ремонты были сделаны на основании обнаруженных ошибок. В течение этого периода времени NASA / Dryden внедрили MODGRO в анализ программы летных испытаний X-29 .
В 1993 году военно-морской флот был заинтересован в использовании MODGRO для помощи в программе оценки влияния определенных (засекреченных) условий окружающей среды на устойчивость самолетов к повреждениям. В то время началась работа по преобразованию MODGRO версии 3.X в 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 пришла на смену версии для UNIX, поскольку потребность в версии для UNIX не оправдала затрат на ее поддержание. Был также эксперимент по переносу AFGROW на Mac OS, но на него не было спроса. Автоматическая возможность была добавлена в виде интерфейса Microsoft Component Object Model (COM) .
В настоящее время программа разрабатывается и поддерживается LexTech, Inc.
Архитектура программного обеспечения
Библиотека коэффициентов интенсивности напряжений предоставляет модели для более чем 30 различных геометрий трещин (включая растяжение, изгиб и нагрузку на подшипник для многих случаев). Кроме того, способность к множественным трещинам позволяет анализировать две независимые трещины в пластине (включая эффекты отверстий) и несимметричный угол с трещинами. Решения на основе метода конечных элементов (FE) доступны для двух несимметричных сквозных трещин в отверстиях, а также для трещин, растущих 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 трещины при приложении циклической нагрузки. Другие варианты пользователя включают в себя пять моделей взаимодействия (замедления) нагрузок (замыкание, [6] [7] Fastran , [8] Hsu, Wheeler, [9] и обобщенный Willenborg [10] ), модель возникновения усталостной трещины, основанную на деформации и долговечности, и возможность выполнить анализ роста трещин с эффектом связанного ремонта. Программа также включает в себя такие инструменты, как: решения по интенсивности напряжений, коэффициенты бета-модификации (возможность оценивать коэффициенты интенсивности напряжений для случаев, которые могут не совпадать с одним из предоставленных решений по интенсивности напряжений), возможность анализа остаточных напряжений, подсчет циклов , а также возможность автоматически передавать выходные данные в Microsoft Excel.
AFGROW использует интерфейсы автоматизации COM (Component Object Model), которые позволяют использовать сценарии в других приложениях Windows. В программе есть подключаемый интерфейс геометрии трещин, который взаимодействует с программами структурного анализа, способными вычислять коэффициенты интенсивности напряжений (K) в среде Windows. Пользователи могут создавать свои собственные решения по интенсивности стресса путем написания и компиляции библиотек 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 корпуса с двумя независимыми трещинами (с отверстиями и без них). Возможность подключаемого модуля модели интенсивности напряжений позволяет создавать решения по интенсивности напряжений в форме Windows DLL (библиотеки динамической компоновки) . Инструменты рисования позволяют анимировать решения во время анализа. Интерактивные решения по интенсивности напряжений позволяют использовать внешний код FEM для получения обновленных решений по интенсивности напряжений.
Рекомендации
- ^ Хартер, Джеймс А. (2003). Справочное руководство AFGROW (версия 4.0) . База ВВС Райт-Паттерсон, AFRL / VASM.
- ^ Тада, Хироши; Paris, Paul C .; Ирвин, Джордж Р. (1973). Справочник по анализу трещин . Корпорация Del Research.
- ^ Forman, RG; Hearney, VE; Энгл, RM (1967). «Численный анализ распространения трещин в циклических нагруженных конструкциях». Журнал фундаментальной инженерии . 89 (3): 459–464. DOI : 10.1115 / 1.3609637 .
- ^ Уокер, К. (1970). «Влияние соотношения напряжений при распространении трещин и усталости для алюминия 2024-T3 и 7075-T6». Влияние окружающей среды и сложная история нагрузки на усталостную долговечность . Американское общество испытаний и материалов. С. 1–14.
- ^ Программное обеспечение NASGRO для анализа механики разрушения и усталостного роста трещин, версия 4.02 . SwRI. 2002 г.
- ^ Эльбер, Вольф (1970). «Закрытие усталостной трещины при циклическом растяжении». Инженерная механика разрушения . 2 : 37–45.
- ^ Эльбер, Вольф (1971). Значение закрытия усталостной трещины, ASTM STP 486 . Американское общество испытаний и материалов. С. 230–242.
- ^ Ньюман младший, JC (1992). FASTRAN II - Программа структурного анализа роста усталостной трещины, Технический меморандум 104159 . НАСА.
- ^ Уиллер, О.Е. (1972). «Спектральная нагрузка и рост трещин». Журнал фундаментальной инженерии . 94 : 181–186.
- ^ Willenborg, JD; Энгл, РМ; Вуд, HA (1971). «Модель замедления роста трещины с использованием концепции эффективного напряжения». НАСА. Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь )