Примеры известных САЕ систем, решаемые ими задачи

Примеры известных САЕ-систем, решаемые ими задачи.

ANSYS (США) - лидер рынка CAE-систем.

Система относится к универсальным конечно-элементным расчетным комплексам. Позволяет решать задачи прочности, теплообмена, электромагнетизма, гидрогазодинамики как по отдельности, так и совместно.

Базовый пакет ANSYS/Multiphysics включает все возможные физические дисциплины - линейную и нелинейную прочность, тепло, электромагнетизм, гидрогазодинамику.

Модуль Mechanical предназначен для решения задач линейной и нелинейной прочности и анализа теплопередачи.

Модуль Structural включает только линейную и нелинейную прочность.

Пакет Professional предназначен для решения задач только линейной прочности в комбинации с теплом.

Модуль EMAG разработан для электромагнитного анализа.

Модуль Flotran предназначен для задач гидрогазодинамики, включающие стационарные и нестационарные, сжимаемые и несжимаемые, вязкие и невязкие течения.

Система ANSYS позволяет решать основные типы задач:

- Статика: линейная, нелинейная.

- Задачи на собственные значения: собственные частоты, устойчивость.

- Динамика: гармонический анализ, спектральный анализ, случайные вибрации, переходные процессы.

Для решения задач прочности ANSYS позволяет выбирать как чисто прочностные, со степенями свободы в узлах по перемещениям и углам поворота, так и совместные элементы для связанных задач, где требуется моделировать деформации в связи с температурными, электромагнитными и другими эффектами.

CAE-система предоставляет модели материалов:

- изотропные, ортотропные, анизотропные;

- линейно упругие;

- нелинейно-упругие;

- неупругие;

- пользовательские.

Геометрическая модель может быть свободно модифицирована, поскольку при импорте осуществляется перетрансляция данных в геометрический формат ANSYS и деталь не подменяется неизменяемой конечно-элементной сеткой. Проектировщик может удалять несущественные мелкие детали, достраивать определенные детали, строить сетку, проводить сгущение-разрежение сетки.

Система ANSYS позволяет создавать и изменять поверхностную, твердотельную и каркасную геометрию моделей.

Сеточный генератор позволяет выполнять автоматизированную процедуру разбиения на тетраэдры твердых тел произвольной геометрии, построение нерегулярных сеток на произвольных поверхностях только из четырехугольных элементов, создание объемной трехмерной сетки по имеющейся поверхностной при отсутствии твердотельной модели.

SIMULIA -на рынке CAE занимает 2-ю позицию.

Разработана компанией Dassault Systemes. Это масштабируемый набор инструментов для решения множества инженерных задач, от типовых до уникальных по уровню сложности. Портфель SIMULIA включает продукты с расширенными функциями мультифизического моделирования, интеграции и оптимизации процессов, который может быть развернут в соответствии с задачами пользователя.

В состав SIMULIA могут входить:

- Isight & SEE – программный комплекс для автоматизации вычислительных процессов и параметрической оптимизации.

- Tosca Structure и Tosca Fluid Individual Approach – программный комплекс непараметрической оптимизации для задач прочности и гидродинамики.

- Fe-safe – программный комплекс для расчетов усталостной прочности, долговечности и ресурса конструкций.

- Simpack – программный комплекс для моделирования нелинейного движения любых механических или мехатронных многомассовых систем.

Возможные области применения SIMULIA: краш-тест автомобиля, листовая штамповка, задача пробития, соударение с птицей.

Линейка продуктов CAE, выпускаемых Siemens PLM Software

Она включает: NX CAE — набор средств инженерного анализа с основными расчетными модулями NX Nastran, NX Thermal и NX Flow.

Система NX Nastran относится к комплексам расчета и оптимизации конструкций. Возможности системы Nastran:

- расчет напряженно - деформированного состояния,

- расчет собственных частот и форм колебаний,

- анализ устойчивости,

- решение задач теплопередачи,

- исследование установившихся и неустановившихся процессов,

- исследование акустических явлений,

- анализ нелинейных статических процессов,

- анализ нелинейных динамических переходных процессов,

- расчет критических частот и вибраций роторных машин,

- анализ частотных характеристик при воздействии случайных нагрузок,

- спектральный анализ,

- исследование аэроупругости.

В системе Nastran возможно моделирование практически всех типов материалов, а также композитных материалов.

Эффективные алгоритмы оптимизации обрабатывают огромное число проектных параметров и ограничений, таких как вес, напряжения, перемещения, собственные частоты.

Система Nastran дает возможность автоматически получить оптимальную новую компьютерную версию экспериментальной модели. В системе выполняется конструкции с изменениями ее геометрической формы при минимизации веса и удовлетворении граничным условиям по прочности.

Nastran также применяют при решении задачи моделирования систем управления, систем терморегулирования. В системе проводятся сложные многошаговые исследования работы конструкции при изменении условий нагрузки, граничных условий.

Nastran позволяет проводить анализ статического нагружения с учетом геометрической и физической нелинейностей, включая контакты.

Программный комплекс FlowVision

Разработан отечественной компанией ТЕСИС. Предназначен для моделирования трехмерных течений жидкости и газа.

FlowVision основан на численном решении трехмерных стационарных и нестационарных уравнений динамики жидкости и газа, которые включают в себя законы сохранения массы, импульса (уравнения Навье-Стокса), уравнения состояния. Для расчета сложных движений жидкости и газа, сопровождаемых 88 дополнительными физическими явлениями, такими как турбулентность, горение, контактные границы раздела, пористость среды, теплоперенос, в математическую модель включаются дополнительные уравнения, описывающие эти явления. FlowVision использует конечно-объемный подход для аппроксимации уравнений математической модели.

FlowVision находит применение в различных отраслях промышленности. Например, в авиакосмической, автомобильной промышленности и в судостроении его используют для моделирования внешнего обтекания объекта (самолета, автомобиля, судна), горения топлива в двигателях внутреннего сгорания, движения газов и жидкостей по магистралям и др.

FlowVision в нефтегазовой и химической промышленности используют для моделирования движения нефти и газа в насосных станциях, трубопроводах, в пластах месторождений, для решения задач перемешивания жидкостей в химических реакторах и специальных резервуарах, в том числе с учетом выделения тепла, моделирования теплообмена в рубашке охлаждения, расчета компрессоров, вентиляторов и насосов различных типов.

Программные продукты от отечественной компании НТЦ «АПМ».

APM FEM - Система прочностного анализа для САПР «КОМПАС-3D». APM WinMachine - Прочностной расчет и проектирование конструкций, деталей машин и механизмов.

Перечень задач, решаемых системой APM WinMachine:

1. Расчеты деталей машин и механизмов.

2. Расчеты соединений элементов конструкций.

3. Генерация конечно-элементных сеток.

4. Линейный статический расчет.

5. Усталостный расчет (выносливость).

6. Анализ устойчивости.

7. Расчет собственных частот.

8. Нелинейный анализ.

9. Динамический анализ.

10. Тепловой анализ и др.

Состав расчетных модулей:

APM Drive - проектирование привода вращательного движения.

APM Trans - расчет и проектирование механических передач вращения. APM Shaft - расчет и проектирование валов и осей.

APM Bear - расчета и проектирования подшипниковых узлов качения. APM Plain - расчета и проектирования подшипников скольжения.

APM Spring - расчета и проектирования упругих элементов машин.

APM Screw - расчета неидеальных винтовых передач.

APM Cam - расчета и проектирования кулачковых механизмов.

APM Joint - расчета и проектирования соединений элементов машин. APM Dynamics - динамический анализ стержневых систем.

Также предусмотрена совместная работа с FlowVision.