Анализ методом конечных элементов связанных задач в ANSYS

Связанные упруго-гидродинамические задачи - довольно сложные в плане реализации и сходимости проблемы. Они могут быть решены в конечно-элементном программном комплексе ANSYS. Для их решения можно использовать связки модулей ANSYS Structural, ANSYS Flotran или ANSYS Structural с ANSYS CFX. Первый вариант больше подходит для решения более простых задач, однако, и он нами апробирован на классе задач биомеханики течения крови в крупных артериях человека. Тем не менее, более современным является второй вариант, для его реализации сейчас можно использовать ANSYS Workbench. Основная сложность здесь заключается в грамотной постановке граничных условий. Еще одна проблема - использование нелинейных материалов стенки. Последнее практически неосуществимо в версии ANSYS 11.0. Однако, разработчики программного продукта справились с этой проблемой и, начиная с версии 12, моделирование гипурупругих материалов в связке с течением жидкости стало проще и адекватнее. Подробнее остановимся на гиперупугих материалах. Комплекс ANSYS, в основе которого лежит метод конечных элементов, позволяет задать практически любую модель гиперупругого нелинейного материала. Даже если вы не сможете найти нужную модель, не расстраивайтесь, всегда можно добавить кривую напряжение-деформация и определить константы будущей функции энергии деформации с помощью встроенного в ANSYS метода наименьших квадратов. Почему гиперупругий материал? Известно, что такие модели хороши для описания больших деформаций, сильно нелинейных материалов. Также очевидно, что артерии являются существенно нелинейными в плане материала стенки. А экспериментальная кривая напряжения-деформация отлично описывается теоретической кривой, полученной с использование, например, материала Муни-Ривлина. Итак, расчет методом конечных элементов связанных задач сегодня можно проводить в системе ANSYS, нужно лишь грамотно поставить проблему. Анализ полученных результатов можно проводить отдельно для жидкости и для стенки. Также можно вывести на экран результаты расчетов для жидкости и для стенки одновременно.