ГОСТ Р 57700.10-2018

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Определение напряженно-деформированного состояния. Верификация и валидация численных моделей сложных элементов конструкций в упругой области

Numerical modeling of physical processes. Determination of stress-strain state. Verification and validation of numerical models of complex structural elements in the elastic region

ОКС 35.020

Дата введения 2019-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом "Т-Сервисы" (ЗАО "Т-Сервисы")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 700 "Математическое моделирование и высокопроизводительные вычислительные технологии"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 февраля 2018 г. N 50-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Численное моделирование все более широко используется для исследования процессов, происходящих в сложных элементах конструкций. Применение численных методов позволяет снизить затраты на экспериментальные исследования и доводку изделий, делая возможным более глубокий, чем раньше, анализ функционирования конструкции и позволяя рассмотреть большое количество вариантов реализации конструкции.

Благодаря совершенствованию вычислительной техники и информационных технологий расширяется использование технологий численного моделирования анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) деталей и узлов.

Вместе с тем использование современных вычислительных технологий для расчета НДС сложных конструкций в упругой области может приводить к неправильным результатам при несоблюдении ряда требований к используемому программному обеспечению компьютерного моделирования (ПО КМ) НДС сложных конструкций.

Накопленный в настоящее время опыт применения ПО КМ для анализа в упругой области НДС сложных конструкций позволяет сформулировать общие требования к ПО КМ и постановке задачи численного моделирования, выполнение которых должно обеспечить достоверность получаемых решений, что и является целью настоящего стандарта.

Установленные в настоящем стандарте правила сформулированы для проверки применимости ПО КМ для исследования НДС сложных конструкций в упругой области, верификации и валидации моделей, и распространяются на задачи исследования НДС конструкций любой степени сложности, изготовленных из изотропных материалов с линейно-упругими свойствами, при статических нагрузках, и не распространяются на конструкции из материалов с нелинейно-упругим поведением, а также из анизотропных, композиционных и полимерных материалов.

     1 Область применения

Настоящий стандарт определяет требования к ПО КМ, используемому для исследования в упругой области НДС сложных элементов конструкций при разработке продукции и проведении приемочных, приемо-сдаточных, квалификационных, серийных и иных испытаний, а также на дальнейших этапах жизненного цикла продукции.

Настоящий стандарт применим в том числе при сертификации программного обеспечения для численного моделирования в упругой области НДС сложных элементов конструкций в составе специализированных программно-технических комплексов.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.052-2015 ЕСКД. Электронная модель изделия. Общие положения

ГОСТ Р 57188-2016 Численное моделирование физических процессов. Термины и определения

ГОСТ Р 57700.1 Численное моделирование для разработки и сдачи в эксплуатацию высокотехнологичных промышленных изделий. Сертификация программного обеспечения. Требования

ГОСТ Р 57700.2-2017 Численное моделирование для разработки и сдачи в эксплуатацию высокотехнологичных промышленных изделий. Сертификация программного обеспечения. Общие положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 алгоритм: Последовательность действий, необходимых для проведения численного моделирования.

3.2 анализ результатов: Любая последующая обработка или интерпретация отдельных результатов или наборов результатов, полученных при моделировании.

3.3 геометрическая нелинейность: Явление, при котором определение равновесного состояния конструкции осуществляется относительно ее деформированного состояния с учетом измененной вследствие этого состояния жесткости.

3.4 геометрический элемент: Идентифицированный (именованный) геометрический объект, используемый в наборе данных. Геометрическим объектом может быть точка, линия, плоскость, поверхность, геометрическая фигура, геометрическое тело.

3.5 граничные условия; ГУ: Условия, накладываемые на перемещения - кинематические ГУ; внешние нагрузки - давления, силы, моменты, точечные и распределенные, смешанные граничные условия.

Примечание - При применении МКЭ с формулировкой в перемещениях используются кинематические ГУ.

3.6

3.7 инженерная оценка: Процесс дополнения, принятия или отклонения элементов расчета и/или другого инженерного анализа специалистом или группой специалистов на основании образования, опыта и признанной квалификации.

3.8 конечно-элементная модель; КЭМ (сетка): Совокупность элементов достаточно простой геометрической формы и конечных размеров, на которые сплошно разбита конструкция, для которой численно моделируется НДС [1].

3.9 качество КЭМ: Количественные оценки КЭМ, характеризующие как геометрическое совершенство элементов (априорные оценки до проведения численного моделирования), так и точность рассчитанного НДС (апостериорные оценки после проведения численного моделирования). Для данных оценок разработчиком ПО КМ по результатам валидации должны быть сформированы как предельно допустимые, так и недопустимые уровни величин, характеризующих качество КЭМ.

3.10 квалификационный тест: Некоторая задача, для которой имеется признанный какой-либо сертифицирующей организацией результат решения. Данную задачу, использующуюся при верификации и валидации программ математического моделирования, должен решить разработчик ПО КМ при сертификации. Решение этой задачи может быть как аналитическим или численным, так и представлять собой экспериментальный результат.

3.11

3.12 критические зоны: Зоны геометрической модели, которые соответствуют положению участков анализируемой конструкции с наименьшими запасами прочности (вычисление которых должно проводиться по имеющимся в отрасли нормирующим документам).

3.13

3.14

3.15 нагрузки: Заданные силовые, кинематические и смешанные функции, действующие на модель, и обусловленные условиями работы.

3.16 напряженно-деформированное состояние; НДС: Множество действующих в каждой точке конструкции напряжений и деформаций в фиксируемый момент времени, возникающих из-за приложения к конструкции внешних воздействий (в том числе неравномерного поля температур).

3.17

3.18

3.19 пользователь ПО КМ: Инженер-расчетчик, проводящий численные исследования с применением ПО КМ.

3.20 препроцессор и постпроцессор ПО КМ: Программные модули ПО КМ, в которых осуществляются подготовка расчетной модели и анализ полученных результатов.

3.21 программное обеспечение компьютерного моделирования (ПО КМ) в упругой области НДС конструкции: Программы, выполняющие математические расчеты, и программы, предназначенные для подготовки исходных данных, обработки результатов расчета, и другие вспомогательные программы.