Prof. dr Dubravka Mijuca

To Foster Implementation of Computational Mechanics in Academia and Industry

Racunska Mehanika

[Mijuca D, 2001]:

Savremeni procesi projektovanja novih, kao i pracenje integriteta postojecih proizvoda u realnim eksploatacionim uslovima, nezamislivi su van okruzenja racunske mehanike. Racunskom mehanikom resavaju se specificni inzenjerski i biomehanicki problemi simulacijom pomocu numerickih metoda implementiranih na (do sada, digitalnim) racunarima. Jedna od osnovnih prednosti racunarskog projektovanja je vremenski i materijalno jeftina virtuelna simulacija ponasanja diskretnog modela nekog posmatranog realnog objekta.

Numericke metode racunske mehanike koriste se u gradjevinarstvu i masinskim konstrukcijama, brodogradnji, automobilskoj, zeleznickoj i avio industrija, kosmotehnici, biomehanici (ortopedska pomagala, vetscki organi, analiza i pracenje stanja organa), astrofizici, elektromagnetici, petrohemijskoj industriji, kao i proizvodnji sportskih rekviziti, kucista raznih uredjaja...

Metode racunske mehanike se primenjuju u linearnoj i nelinearnoj analizi cvrstih tela i struktura, analizi kompresibilnoih i inkompresibilnih fluida, analizi provodjenja toplote, kao i spregnutih problema interakcije tecenja fluida i cvrstog tela, spregnutim termo-mehanickim problemima, mehanici loma, analizi zamora materijala, analizi kontakata sa provodjenjem toplote, problemima smanjenja buke (ambijentalne, industrijske i unutar vozila), u sprezanju sa metodama simulacije na nano nivou posmatranja materijala, kao i mnogim drugim.

Analiza posmatranog modela moze biti direktna ili u okruzenju multidisciplinarne optimizacije dizajna. Programski jezici koji se uobicajeno koriste su jezici linearnog programiranja, kao sto su Fortran i C. Medjutim, novi pravci su programiranje u okruzenju objektno-orijentisanih jezika, specijalno dizajniranih da smanje i pomognu odrzavanje i promene u programu. Numericke metode koje se koriste u mehanici su metoda konacnih elemenata, generalisana metoda konacnih elemanta, bezmrezne metode, metoda konacnih razlika, metoda konacnih zapremina, metoda granicnih elemenata, i mnoge druge... Po broju fundamentalnih promenljivih koje polazna formulacija sadrzi, metode se dele na primalne i mesovite. Primalne metode su jednostavnije za programsku implementaciju, ali su ekstremno osetljive na promenu parametara polaznih jednacina. Mesovite metode kod kojih je moguce obezbediti stabilnost u numerickom smislu su osnova nekih sadasnjih, a sigurno buducih komercijalnih softverskih paketa iz ove oblasti.

Kvalitet proizvoda projektovanog u okruzenju racunske mehanike (Computer Aided Engineering - CAE Environment) direktno zavisi od pouzdanosti numerickih metoda koje se koriste. Pod pouzdanom numerickom metodom podrazumeva se ona koja je resiva, stabilna i robustna. Pod efikasnom racunarskom metodom podrazumeva se ona kojom se do zadate tacnosti dolazi za najkrace vreme izvrsavanja. Osnova bilo koje nove i postojece CAE simulacije traba da bude pouzdana metoda racunske mehanike. Nepouzdane metode racunske mehanike, iako u mirnim uslovima eksploatacije mogu da daju resenja, bilo kojom promenom geometrije modela, spoljasnjih opterecenja ili parametara polaznih diferencijalnih jednacina (materijalnih konstanti), nikako ili sporo konvergiraju ili rezultujuci sitem algebarskih jednacina postaje neresiv.

Neki od otvorenih problema u nasoj naucnoj javnosti: vremenski efikasno resavanje velikog broja linearnih algebarskih jednacina, meshless metode, geometrijska diskretizacija polaznih 2d ili 3d tela u metodi konacnih elemenata, multidisciplinarna optimizacija dizajna, paralelizacija postupka resavanja algebarskih sistema jednacina, racunarska grafika u funkciji vizualizacije rezultata, primena objektno-orijentisanog programiranja,...

Key words: computational mechanics, finite element method, solid bodies, fluids, biomechanics, computational structures technology, numerical simulation

A recent study (1960) run by the Integrated Manufacturing Technology Roadmapping Project: Modeling and Simulation, sponsored by the United States Government concluded that enterprise-wide "... modeling and simulation are emerging as key technologies to support manufacturing in the 21st century, and no other technology offers more potential than modeling and simulation for improving products, perfecting processes, reducing design-to-manufacturing cycle time, and reducing product realization costs..."

3D Finite Element HC8/9  primal-mixed FE formulation (u,t)

Neki linkovi

 

05 Nov 2009