ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ФИДЕСИС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ БОЛЬШИХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ДИСКЕ

The paper presents a finite element analysis of the localization of plastic deformations in the region of fracture of the model disk  during rotation. At a certain angular velocity of rotation of the disk,  an "ejection"is observed experimentally. This effect occurs when the  material stability is lost, is analogous to the known "necking"in the  specimen tension. In view of the finiteness of the observed  experimental displacements and for the detection of the  "tightening"effect in a numerical experiment, the equilibrium  equations are integrated taking into account the finite deformations.  The model calculation was carried out in a quasi-static setting with a  step-by-step increase in the rotational speed. The plastic behavior of  the metal alloy of the disk material is described according to the  Huber-Mises limit surface. The material parameters used in the calculation are determined from the experimental tension curve of the sample. Elasto-plastic governing relations are used in finite  deformations with a multiplicative decomposition of the deformation  gradient into the elastic and plastic components. In fully plastic  deformation of metals, due to the constancy of the first invariant of  plastic deformations, the process of deformation is close to isochoric. In such cases, linear isoparametric finite elements show the effect of “volumetric locking which distorts the numerical result. Therefore, in  calculations we use twenty-node volume finite elements of the second order, which have no specific feature. The calculations were carried out on the IMERS-Fidesis hardware-software complex. The  energy and noise efficiency of a cluster in distributed computations is studied. The article concludes by comparing the numerical results  with the experimental data and the energy efficiency level of the cluster.В статье приводится конечно-элементный анализ локализации пластических деформаций в  области разрушения модельного диска при вращении. При определенной угловой скорости  вращения диска экспериментально замечается «утяжка». Данный эффект возникает при потери материальной устойчивости, является аналогом известного образования «шейки»  при растяжении образцов. В силу конечности наблюдаемых экспериментальных  перемещений и для обнаружения эффекта «утяжки» в численном эксперименте уравнения  равновесия интегрируются с учетом конечности деформаций. Модельный расчет проведен в  квазистатической постановке с пошаговым увеличением частоты вращения. Пластическое  поведение металллического сплава материала диска описывается согласно предельной  поверхности Губера-Мизеса. Материальные параметры, используемые в расчете  определены из экспериментальной кривой растяжения образца. Определяющие упругопластические соотношения записаны в конечных деформациях с мультипликативной  декомпозицией деформационного градиента на упругую и пластическую компоненты. При полностью пластическом деформировании металлов в силу постоянства первого инварианта  пластических деформаций процесс деформирования близок к изохорному. В таких случаях  линейные изопараметрические конечные элементы проявляют эффект «объемного  локинга», искажающий численный результат. В силу этого в вычислениях используем  двадцати-узловые объемные конечные элементы второго порядка, которые указанной  особенностью не обладают Вычисления проведены на аппаратно — программном комплексе  ИММЕРС — Фидесис. Исследована энерго- и шумо- эффективность кластера в распределенных вычислениях. В заключении статьи приводятся сравнение численных  результатов с экспериментальными данными и уровень энерго-эффективности кластера

Yield surface investigation of alloys during model disk spin tests

Gas-turbine engines operate under heavy subsequently static loading conditions. Disks of gas-turbine engine are high loaded parts of irregular shape having intensive stress concentrators wherein a 3D stress strain state occurs. The loss of load-carrying capability or burst of disk can lead to severe accident or disaster. Therefore, development of methods to assess deformations and to predict burst is one of the most important problems.Strength assessment approaches are used at all levels of engine creation. In recent years due to actively developing numerical method, particularly FEA, it became possible to investigate load-carrying capability of irregular shape disks, to use 3D computing schemes including flow theory and different options of force and deformation failure criteria. In spite of a wide progress and practical use of strength assessment approaches, there is a lack of detailed research data on yield surface of disk alloys. The main purpose of this work is to validate the use of basis hypothesis of flow theory and investigate the yield surface of disk alloys during the disks spin test.The results of quasi-static numerical simulation of spin tests of model disk made from high-temperature forged alloy are presented. To determine stress-strain state of disk during loading finite element analysis is used. Simulation of elastic-plastic strain fields was carried out using incremental theory of plasticity with isotropic hardening. Hardening function was taken from the results of specimens tensile test. Specimens were cut from a sinkhead of model disk. The paper investigates the model sensitivity affected by V.Mises and Tresca yield criteria as well as the Hosford model. To identify the material model parameters the eddy current sensors were used in the experimental approach to measure rim radial displacements during the load-unload of spin test. The results of calculation made using different material models were compared with the experimental results.A good agreement of numerical and experimental data has been shown in case of using V.Mises yield criteria.</p