Девять критериев прочности и запас, который меняется без пересчёта

Напряжения по Мизесу показывает любой расчётный пакет, и для пластичного металла при однократном нагружении это ровно то, что нужно: течение определяется формоизменением, а гидростатическое давление почти ни при чём. Примените тот же критерий к серому чугуну, бетону, грунту или к валу, которому предстоит десять миллионов циклов, — и он уверенно сообщит, что с деталью всё в порядке.

На вкладке «Результаты» появилась панель оценки прочности с девятью критериями и двумя способами смотреть на ответ.

Критерии

Для пластичных материалов — Мизес и Треска, оба сравниваются с пределом текучести. Треска заведомо консервативнее.

Для хрупких и разносопротивляющихся материалов, у которых прочность на сжатие много выше прочности на растяжение, — критерий Ренкина по максимальному главному напряжению, Кулон–Мор, объединяющий оба предела, и Друкер–Прагер, добавляющий явную зависимость от гидростатического давления, выведенную из пределов на растяжение и сжатие. Есть и Сен-Венан — критерий максимальной деформации, единственный, которому нужен коэффициент Пуассона.

Для циклического нагружения — Гудман, Содерберг и Гербер: каждый сопоставляет амплитудную и среднюю составляющие с пределом выносливости и, соответственно, с предела прочности, предела текучести и квадрата предела прочности. Содерберг — консервативный выбор; Гербер, будучи параболическим, наименее консервативен из трёх. На одном и том же напряжённом состоянии три критерия дают заметно разные числа — этот разброс и есть суть, а не дефект.

Запас или использование

Панель считает обе карты сразу и позволяет переключаться: коэффициент запаса и степень использования — доля допускаемого, которая израсходована. Задайте требуемый запас, и строка состояния прямо сообщит, обеспечен ли он: предел превышен, запас ниже заказанного или требование выполнено. У коэффициента есть потолок отображения — при нулевом напряжении запас математически бесконечен, а цветовая карта бесконечности бесполезна.

Пересчёта не требуется

Оценка прочности — чистый постпроцессинг по полю напряжений. Смена критерия, допускаемого напряжения или требуемого запаса пересчитывает карту немедленно, без расчёта. Именно это делает её пригодной на практике: сравнить Гудмана с Содербергом на одном результате — секунда, и выбор критерия можно спокойно исследовать, а не фиксировать до запуска.

Когда данных о материале не хватает

Каждому критерию нужны свои константы материала, и критерий без своих констант — это то место, где в расчёт входит тихая бессмыслица. Вместо «недостаточно данных» панель называет конкретную недостающую величину для конкретного критерия: «для критерия Друкера–Прагера в модели материала не задан предел прочности при растяжении», «для расчёта Гудмана не задан предел выносливости», — и предлагает кнопку, ведущую прямо к свойствам материала. Четырнадцать отдельных сообщений покрывают все сочетания.

Прочностные данные задаются на отдельной вкладке шага материалов: предел текучести, пределы прочности при растяжении и сжатии, предел выносливости — всё хранится в СИ.

Читать результат в правильной системе

Заодно результаты теперь показываются в любой заданной вами системе координат, включая цилиндрическую: по шесть компонент напряжений и деформаций, компоненты перемещений и главные напряжения. В цилиндрической системе подписи следуют физике — радиальные, окружные и осевые напряжения, радиальные и окружные перемещения, — потому что для сосуда давления или вала нужны именно эти числа, а снимать их с глобального декартова поля — значит напрашиваться на ошибку.

У объёмных элементов нет вращательных степеней свободы, поэтому поворот сплошной среды теперь восстанавливается постпроцессорно как половина ротора поля перемещений — и для тетраэдров первого, и для тетраэдров второго порядка.

Одно ограничение, которое стоит назвать: карта прочности пока недоступна для многоматериальных сборок, и панель говорит об этом прямо, а не применяет молча допускаемое одного материала ко всем.