ACE&CS, s.r.o. sa môže chváliť s niekoľkými významnými výsledkami vo výpočtovej mechanike

Zakladatelia spoločnosti ACE&CS, s.r.o. takmer dve desaťročia sa venujú výskumu materiálov a ich počítačovému modelovaniu. Za toto obdobie vyvinuli nespočetné množstvo materiálových modelov a významne prispeli k vylepšeniu súčasných matematických opisov v metóde konečných prvkov (MKP) a v metóde diskrétnych prvkov (MDP).  

ACE&CS, s.r.o. hrá pioniersku úlohu vo vývoji univerzálnych materiálových modelov s vnútorným / materiálovým tlmením a  matematických modelov na numerickú simuláciu termodynamiky deformácie poddajného telesa opisom pomocou veľkých pretvorení pre široký rozsah rýchlosti pretvorenia.    

Spoločnosť tiež aktívne sa podieľa na vývoji matematických modelov pre numerickú simuláciu rôznych výrobných procesov a technologických postupov, ako zváranie, trecie zváranie, tvarovanie a podobne. Pri vývoji nových modelov ACE&CS, s.r.o. využíva všetky svoje  doterajšie vedecké výsledky, z ktorých najdôležitejšie sú opísané nižšie:

1.  Neexistujú jednostranne previazané termo-mechanické úlohy deformujúceho sa telesa.

   Pri mechanickej deformácii vždy vzniká teplo a naopak, hoci zmena teploty nemusí byť zreteľná. Jednostranne previazané termo-mechanické úlohy sú v skutočnosti idealizované úlohy, v ktorých deformácie sa prebiehajú s nulovou rýchlosťou. Jednosmerná previazanosť v termo-mechanických úlohách v skutočnosti je zapríčinená s neúplnou slabou formuláciou týchto úloh, ktorá neberie do úvahy plnú previazanosť poľa teploty a poľa posunutí na okrajoch telesa cez okrajové podmienky. Zakladatelia spoločnosti ACE&CS, s.r.o. v roku 2005 ako prví prezentovali slabú formuláciu rovnice vedenia tepla, ktorá brala do úvahy plné previazanie poľa teploty a poľa posunutí cez okrajové podmienky pri zovšeobecnenom riešení (slabé riešenie  metódou konečných prvkov (MKP) / metódou diskrétnych prvkov (MDP)). Bez tohto previazania rovnica vedenia tepla musela obsahovať mechanický väzobný člen, ktoré toto obojstranné alebo plné previazanie zabezpečilo. Viac o tomto riešení sa môžete dočítať v nasledujúcich publikáciách:

   ÉCSI, Ladislav. Numerical behaviour of a solid body under various mechanical loads using finite element method with new energy balance equation for fully coupled thermal-structural analysis. In Proceedings of the sixth internationale congress on THERMAL STRESSES : Volume 2 : Vienna /Austria/, May, 2005. Wien : Technische Universität Wien, 2005, s.543-546. ISBN 3-901167-12.

   ÉCSI, Ladislav - ÉLESZTÖS, Pavel. Moving toward a more realistic material model of a ductile material with failure mode transition. In Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Vol. 43, No. 5 (2012), s.379-387. ISSN 0933-5137.

   ÉCSI, Ladislav - ÉLESZTÖS, Pavel - BALÁZSOVÁ, Kinga. An improved finite element model for numerical simulation of phase changes of iron under extreme conditions. In Numerical modeling of materials under extreme conditions. 1st. ed. Berlin : Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014, s. 173-197. ISBN 978-3-642-54257-2.

2. Vývoj univerzálneho materiálového modelu s vnútorným/materiálovým tlmením na modelovanie správania sa poddajného telesa s veľkými deformáciami prebiehajúcimi sa v širokom rozsahu rýchlostí pretvorenia.

   V súčasných MKP výpočtoch Rayleighov model tlmenia sa používa najviac na modelovanie vnútorného tlmenia. Toto tlmenie ale nie je možné považovať za materiálové/vnútorné tlmenie, pretože model nerozlišuje deformáciu od tuhého pohybu a tak aplikuje tlmenie aj v prípadoch, keď modelované teleso koná tuhý pohyb. Zakladatelia spoločnosti ACE&CS, s.r.o. v roku 2012 ako prví prezentovali matematický opis, ktorý tento nedostatok rieši. Úpravou Kelvin-Voigtovho materiálového modelu vyvinuli materiálový model, ktorý zohľadňuje materiálové / vnútorné tlmenie aj v elastickej ako aj v plastickej oblasti deformácie a to v širokom rozsahu rýchlosti pretvorenia s opisom pomocou veľkých pretvorení. Viac o modelu sa môžete dočítať v článku:

   ÉCSI, Ladislav - ÉLESZTÖS, Pavel. Moving toward a more realistic material model of a ductile material with failure mode transition. In Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Vol. 43, No. 5 (2012), s.379-387. ISSN 0933-5137.

3. V rýchlostných formuláciách materiálového modelu telesa výpočet tenzora napätí musí byť nezávislý od použitej objektívnej rýchlosti napätí.

   Doteraz sa predpokladalo, že rýchlostné formulácie materiálového modelu telesa zakladajúce sa na rôznych objektívnych rýchlostiach napätia vedú rôznym vypočítaným tenzorom napätí. Väčšina takýchto modelov navyše má aj ďalšie nedostatky, ako vznik reziduálnych napätí pri elastickom zaťažení telesa po uzavretej ceste ťahom, šmykom, tlakom a následným šmykom späť do východiskovej polohy telesa, alebo vznik oscilácie tenzora napätí pri zaťažení telesa čistým šmykom pri použití Jaumannovej objektívnej rýchlosti napätia. Zakladatelia spoločnosti ACE&CS, s.r.o. v roku 2014 na konferencii ACE-X 2014 v prednáške „Two-Dimensional Analytical Study on Objective Stress Rates“ ako prví dokázali, že všetky tieto nedostatky sú zapríčinené nesprávnymi konštitutívnymi stranami, spomenutých rovníc, ako i poukázali na to, že iba v dvoch prípadoch, a to pri Oldroydovej rýchlosti Kirchhoffovho tenzora napätia a pri Thruesdellovej rýchlosti Cauchyho tenzora napätia je možné konštitutívne strany príslušných rovníc formálne vyjadriť v tvare dvojbodkového (dvojitého skalárneho) súčinu elastického materiálového tenzora a tenzora rýchlosti pretvorení. Viac o modelu sa môžete dočítať v článku:

   ÉCSI, Ladislav - ÉLESZTÖS, Pavel – JANČO, Roland. On the stress solution of hypoelastic material based models using objective stress rates. In Proceedings of the 15. Conference on Applied Mathematics, APLIMAT 2016, 2. - 4. 2. (2016), Bratislava.

4. Súčasné matematické modely poddajného telesa opisom pomocou veľkých pretvorení môžu mať vážne nedostatky.

   Zakladatelia spoločnosti ACE&CS, s.r.o. v roku 2015 na konferencii ACE-X 2015 v prednáške „An Improved Fully Coupled Thermal-Structural Finite Element Model for Strain Path Dependent Materials Undergoing Large Deformations at Wide Range of Strain Rates“ ako prví poukázali na to, že súčasné konštitutívne rovnice s opisom pomocou veľkých pretvorení môžu mať vážne nedostatky. Tieto je možné zhrnúť nasledovne:

   V  rýchlostných formuláciách materiálového modelu telesa s aditívnym rozkladom tenzora rýchlosti pretvorení na elastickú, plastickú a termálnu časť v súčasnosti sa používa opis pomocou veľkých pretvorení pre výpočet tenzora rýchlosti pretvorení ale opisy pomocou malých pretvorení pre výpočet jeho termálnej a plastickej časti. Výpočet elastickej časti tenzora rýchlosti pretvorení ako rozdiel spomenutých tenzorov potom nemôže byť správny. Autori tiež poukázali na to, že súčin plastického súčiniteľa a normálového tenzora plochy tečenia môže mať inú fyzickú interpretáciu, ako plastická časť tenzora rýchlosti pretvorení, čo spochybňuje i správnosť súčasných plastických materiálových modelov zakladajúcich sa na hyperelastických materiálových modeloch s multiplikatívnym rozkladom deformačného gradientu na elastickú, plastickú a termálnu časť.