Rynek nowoczesnych technologii informatycznych oferuje szeroką gamę uniwersalnych i specjalistycznych

Systemy CAD / CAM i CAE, które pozwalają użytkownikom zapewnić kompleksowy łańcuch komputerowego wspomagania projektowania i przygotowania technologicznego do produkcji nowych produktów o dowolnej złożoności. Wysoki poziom rozwoju tych narzędzi programistycznych, w połączeniu z ich prostotą i dostępnością w procesie pracy, ułatwia szerokiemu gronu inżynierów, którzy nie mają głębokiej wiedzy z zakresu technologii informatycznych, zaangażowanie się w ich wykorzystanie w codziennej praktyce produkcyjnej. Jednocześnie nawet „najmądrzejsze” programy komputerowe są dziś tylko narzędziem w rękach człowieka, a wynik pracy tych systemów w znacznym stopniu zależy od stopnia biegłości w temacie specjalisty, którego praca intelektualna ma za zadanie zautomatyzować te programy. Jest to szczególnie prawdziwe w odniesieniu do nowoczesnych systemów CAE, gdzie dziś po prostu nie da się obejść bez głębokiego zrozumienia badanych procesów i opanowania metod obliczeniowych właściwych dla programu.

Mówiąc o zautomatyzowanym projektowaniu nowego produktu, największą uwagę zwracamy na tworzenie modeli CAD (modele graficzne) poszczególnych części i złożeń oraz rozwój technologii wytwarzania części w oparciu o skonstruowane modele graficzne z wykorzystaniem systemów CAM. Jednocześnie istotna część procesu projektowego pozostaje za kulisami, związana w szczególności z analizą działania tego produktu, jego zdolności do dostrzegania planowanych obciążeń i odpowiedniego reagowania na otoczenie. Wytrzymałość i inne rodzaje analizy nowego produktu nie są oczywiście wymagane we wszystkich przypadkach, ale w razie potrzeby często są ignorowane.

Nowoczesne narzędzia programistyczne w zdecydowanej większości przypadków pozwalają całkowicie lub częściowo porzucić eksperyment na pełną skalę, przenosząc wszystko na dziedzinę modelowania komputerowego z wykorzystaniem systemów CAE. Im więcej pracy wykonuje się w systemach CAD i im więcej opracowuje się trójwymiarowych modeli graficznych nowych produktów, tym bardziej kuszące wydaje się wykorzystanie analizy komputerowej.

Jednocześnie konwergencja systemów CAD i CAE jest niezwykle trudna. Twierdząc, że modele graficzne i obliczeniowe znacznie się różnią, twórcy tych ostatnich często kładą nacisk na celowość tworzenia modeli obliczeniowych od zera przy użyciu edytorów wbudowanych w program CAE.

Nie ma dymu bez ognia, a stanowisko programistów CAE z pewnością nie jest bezpodstawne. Spróbujmy na przykładzie programów elementów skończonych zrozumieć problemy, jakie pojawiają się na drodze konwersji modeli graficznych na obliczeniowe.

Luka między modelami geometrycznymi i projektowymi

Programy elementów skończonych rozwiązują problemy odkształcalnego ciała stałego, termofizyki, dynamiki płynów (w tym przypadku sama metoda elementów skończonych może nie być najbardziej odpowiednia, ale na jej podstawie rozwiązuje się pewne problemy z dynamiką płynów), pozwalają analizować pola elektromagnetyczne i uzyskiwać rozwiązania z zakresu akustyki.

Praca kalkulatora w nowoczesnym programie elementów skończonych rozpoczyna się od sformułowania problemu i zbadania cech rysunku lub graficznego modelu 3D projektowanego produktu. Jeśli istnieje model graficzny, logiczne jest użycie go w programie CAE do zbudowania modelu obliczeniowego. Różnica między modelem projektowym a modelem graficznym jest zdeterminowana przede wszystkim przez narzucenie warunków brzegowych w modelu projektowym. Warunki brzegowe obejmują obciążenia działające na produkt, prawo ich zmiany oraz stan mocowania. Dodatkowo do wykonania obliczeń niezbędne jest określenie właściwości materiałowych wyrobu i warunków środowiskowych, a także ustalenie kryteriów sztywności (najczęściej granicy plastyczności) i wytrzymałości (prześwity - do przewidywania ewentualnego zakleszczenia). Są to niezbędne dane początkowe, które wymagają poprawnej definicji w celu pomyślnego obliczenia.

Na podstawie przemieszczeń i naprężeń generowanych przez program elementów skończonych w każdym punkcie wyrobu szacuje się przekroczenie dopuszczalnej sztywności i wytrzymałości. Ocena może skutkować zmianą strukturalną, zmianą warunków obciążenia, zmianą właściwości lub zastosowaniem innego materiału. W takim przypadku zmiany konstrukcyjne dokonywane są ręcznie w oryginalnym modelu graficznym produktu.

Jednak nałożenie warunków brzegowych to tylko część transformacji modelu graficznego w obliczeniowy, a ponadto moim zdaniem najbardziej nieszkodliwa, gdyż nie wiąże się ze zmianą kształtu w oryginalnym modelu graficznym. Aby wykorzystać którąkolwiek z istniejących metod obliczeniowych w programie elementów skończonych, model graficzny należy podzielić na szereg elementów skończonych o określonym kształcie.

W oparciu o analizę wytrzymałościową konstrukcji, istnieją trzy rodzaje modeli projektowych, które można jednocześnie stosować w jednym modelu projektowym:

• modele barów;
• modele powłokowe;
• modele z bryłowych elementów objętościowych (brył).

Jednowymiarowe elementy prętowe obejmują bryły, których jeden z wymiarów jest o rząd wielkości (to znaczy 10 razy) większy niż pozostałe dwa wymiary. Powłoka występuje wtedy, gdy jeden z wymiarów nadwozia jest o rząd wielkości mniejszy niż pozostałe dwa wymiary (dach samochodu, spód samochodu, skrzydło samolotu, poszycie samolotu itp.). Wszystkie inne korpusy, które mają wymiary współmierne w trzech kierunkach, są uważane za bryły (typowymi przedstawicielami tej grupy części są blok cylindrów, korbowód, wał korbowy). Złożoność obliczeń wzrasta od modeli prętowych do modeli bryłowych.

Etap doprowadzenia modelu geometrycznego do obliczeniowego jest najtrudniejszy i dotychczas nie nadający się do automatyzacji. Dziś nie da się obejść bez wykwalifikowanego specjalisty, który rozumie nie tylko metody obliczeniowe, ale także badany proces.

Oto kilka przykładów. Czy poszycie samolotu lub statku powinno być projektowane przy użyciu stałego modelu wolumetrycznego? Raczej nie, ponieważ tutaj chętniej będą stosowane modele powłokowe, które mają znacznie mniejszy wymiar w obliczeniach. A dokładność wyniku może się w tym przypadku okazać wyższa, szczególnie dla modeli powłokowych w porównaniu z trójwymiarowymi.

Innym przykładem jest analiza wytrzymałości konwencjonalnych schodów. Czy ma sens rozbicie trójwymiarowego modelu klatki schodowej lub przęsła mostu na bryły, czy też łatwiej jest przedstawić je w postaci modelu prętowego, redukując problem do obliczania belek i ram, a tym samym znacznie sprawniej osiągnąć efekt końcowy?

Dość duża liczba rzeczywistych obiektów idealnie pasuje do modeli muszli i prętów. Jednak nie wszystko jest takie proste. Oto jeden z przykładów obliczeń przeprowadzonych w TsAGI i związanych z analizą stanu naprężenia-odkształcenia haka szybowcowego, do którego przylega liną do samolotu w celu przyspieszenia i wznoszenia na wymaganą wysokość. Wydawać by się mogło, że kalkulatory mają do czynienia z najbardziej klasycznym przykładem płaskiego stanu naprężenia części wykonanej nawiasem mówiąc, ze zwykłego arkusza, który został uwzględniony w modelu projektowym. Już pierwsze obliczenia wykazały dostatecznie obciążony obszar, na który nigdy wcześniej nie zwracano uwagi. Jednak gdy tylko kalkulatory przełączyły się na model bryłowy i policzyły część biorąc pod uwagę inne cechy, okazało się, że krytyczna strefa obciążenia została „rozmazana”, naprężenia uległy redystrybucji, a zidentyfikowana strefa nie była tak naprawdę krytyczna.

To jest kwestia wyboru modelu obliczeniowego. Żyjemy w trójwymiarowej przestrzeni i nie zawsze trzeba to upraszczać. Konwertując obiekt na którykolwiek z istniejących modeli obliczeniowych, ważne jest, aby mieć pełną świadomość tego, w co wierzymy. Każdy z modeli w podanych przykładach jest zbudowany na pewnych hipotezach i założeniach, które upraszczają reprezentację analizowanego obiektu. Ignorowanie tego faktu może prowadzić do błędnej interpretacji wyników analizy. Dlatego ważne jest, aby wiedzieć, w jakim stopniu modele symulacyjne można uprościć.

Obecnie każdy kompleks CAE należy traktować tylko jako instrument, który może „brzmieć” tylko w rękach mistrza.

Obliczenia i analizy dla każdego

Pomimo pozornej nierozwiązywalności sprzeczności pojawiających się na ścieżce konwergencji między CAD i CAE, logika postępu jest nieubłagana. Programiści informatyczni krok po kroku gromadzą wiedzę z zakresu intelektualizacji programów komputerowych i systematycznie rozszerzają ich funkcjonalność. Oczywiście człowiek zawsze będzie zajmował dominującą pozycję (przynajmniej mam taką nadzieję), ale dostęp do wiedzy uzyska coraz większa liczba specjalistów, którzy nie mają specjalistycznej wiedzy w pokrewnych dziedzinach.

Co można dziś zautomatyzować w pracy projektanta? Jeśli problem i sama kalkulacja nie są bardzo skomplikowane, a algorytmy zawarte w programie są testowane i kompleksowo badane od dziesięcioleci (tak, że sam fakt błędu jest mało prawdopodobny, a użytkownik nie potrzebuje dogłębnej i kompleksowej analizy procesu - potrzebuje tylko jakiegoś szacunkowego wyniku, aby kontynuować etapy rozwoju nowego produktu), możliwe jest wykorzystanie już istniejących do tych celów zintegrowanych z aplikacjami CAD, specjalnie opracowanymi dla inżynierów projektantów.

Przykładami takich aplikacji są DesignSpace (ANSYS, Inc.) i Dynamic Designer (Mechanical Dynamics, Inc.), które wykorzystują modele graficzne opracowane przez projektanta w niezmienionej postaci - bez modyfikowania kształtu produktu.

Dynamic Designer i DesignSpace są realizowane w ramach wspólnej koncepcji, która zapewnia wymianę danych za pośrednictwem systemu CAD. Dane uzyskane w wyniku pracy jednej z aplikacji są zapisywane wraz z danymi modelu graficznego i są dostępne do pracy w innej aplikacji. W ramach koncepcji można zaangażować takie systemy CAD średniego poziomu, jak Mechanical Desktop, Microstation Modeler, Solid Edge, SolidWorks. Dynamic Designer i DesignSpace to doskonały przykład przeniesienia ciężkiego oprogramowania CAD do średniego zakresu.

Analiza wytrzymałości produktu w DesignSpace

DesignSpace to system klasy średniej. Oprócz obliczeń wytrzymałościowych DesignSpace umożliwia rozwiązywanie problemów termicznych, optymalizację topologiczną kształtu produktu (przewidywanie optymalnego kształtu produktu dla określonych warunków pracy) oraz analizę częstotliwości drgań własnych. W ramach DesignSpace operacje wykonywane przez kalkulatory na profesjonalnych pakietach elementów skończonych są w pełni zautomatyzowane, w tym budowa siatki elementów skończonych. Siatki zbudowane są z kwadratowych czworościanów parametrycznych z węzłami na wierzchołkach i środkach krawędzi, co pozwala na osiągnięcie dobrych wyników.

Do zgrubnej oceny wydajności projektu wystarczą możliwości programu DesignSpace. Program automatycznie optymalizuje modele obliczeniowe bez interwencji użytkownika. Zaaprobowane w wieloletniej praktyce techniki pozwalają na uzyskanie dobrych wyników obliczeniowych. W szczególności mówimy o podziale na elementy skończone. Przykładowo, jeśli wewnątrz korpusu wyrobu występuje cylindryczny otwór, który w planie można uznać za okrąg, to przy budowaniu siatki, w przypadku stosowania elementów skończonych pierwszego rzędu, przegroda po łuku koła powinna przebiegać co 15 °, a przy zastosowaniu elementów drugiego rzędu, następnie przynajmniej co 20-25 °. W takim przypadku błąd napięcia nie będzie większy niż 5-10%. A jeśli inżynierowie konstrukcyjni o tym wiedzą, to inżynier projektant może nie wiedzieć, więc cała praca nad tworzeniem siatki elementów skończonych w DesignSpace jest ukryta przed jego oczami. DesignSpace prowadzi projektanta krok po kroku wąskim korytarzem, wykonując za niego wymagane operacje i nie pozwalając mu popełniać błędów.

Oczywiście DesignSpace ma swoje granice zastosowania - są to duże przemieszczenia i duże odkształcenia, a także służy do rozwiązywania złożonych problemów z tym związanych. Aby określić, jak wyjść poza granice przemieszczeń i odkształceń, zaleca się wykonanie obliczeń weryfikacyjnych i upewnienie się, że powstałe odkształcenia i naprężenia nie wykraczają poza granice narzucone przez odkształcenia sprężyste. W przeciwnym razie decyzja będzie błędna.

Ciekawe wydaje się rozwiązanie w programie problemu optymalizacji topologicznej produktu. Chodzi o to, że użytkownik określa jeden lub kilka przypadków projektowych, w których całkowicie definiuje warunki brzegowe i ustala pewien procent redukcji masy (na przykład 25 lub 30%), który planuje osiągnąć w wyniku analizy. W ramach podanych założeń przeprowadzane są obliczenia, podczas których wyznaczane i konstruowane jest iteracyjnie dla każdego przypadku główne pole naprężeń. Uzyskane pola służą do identyfikacji najmniej obciążonych obszarów. Ponadto program, biorąc pod uwagę określony procent redukcji, wyłącza je z analizy, dokonuje przeliczenia z budową głównego pola naprężeń. W ten sposób w wyniku kilku iteracji użytkownik uzyskuje konstrukcję zbliżoną do konstrukcji o jednakowej wytrzymałości, uzyskaną poprzez odcięcie „niepotrzebnych” odcinków materiału, które nie przenoszą zadanych obciążeń dla danych obciążeń. Wizualizacja rozwiązania jest możliwa w postaci kolorowych wypełnień podpowiadających projektantowi, w jakich miejscach produkt można rozcieńczyć i gdzie usunąć nadmiar materiału.

Jako algorytm optymalizacji wagi części przyjęto jeden z dwóch dostępnych w systemie ANSYS - jako najprostszy i oparty na tzw. Pseudogęstości materiału.

Inną interesującą cechą, której nie można pominąć, jest funkcja automatycznego generowania raportów z analizy przeprowadzonej w zadanym okresie. Raport jest generowany (choć niestety w języku angielskim) w formacie HTML i zawiera zarówno wszystkie wstępne dane dotyczące sformułowania problemu, jak i najbardziej szczegółowe informacje o wynikach obliczeń (napięcie, częstotliwość, temperatura itp.). Raport zawiera również wizualne obrazy 3D w formatach JPG i VRML 2.0. Podobną funkcję ma zawierać profesjonalny pakiet CAE ANSYS.

Analiza dynamiczna i kinematyczna w programie Dynamic Designer

Podobną zorientowaną na projekt aplikacją do analizy kinematycznej i dynamicznej 2D i 3D jest Dynamic Designer. Pracując z nim projektant wykorzystuje model CAD złożenia lub oddzielnej części jako dane wyjściowe, do których dostęp nie wymaga opuszczania pakietu graficznego. Aplikacja uruchamiana jest poprzez kliknięcie odpowiedniej ikony, po czym użytkownik umieszcza niezbędne połączenia, ustala warunki początkowe i brzegowe, przykłada obciążenia zewnętrzne, opisuje określone kąty obrotu i przemieszczenia (a także siły, momenty, przyspieszenia) i tym samym przenosi model graficzny do obliczonego, bez zmiany kształtu produktu. Funkcje Dynamic Designer:

• analiza mechanizmów 2D i 3D;
• pełna asocjatywność parametrów projektowych z geometrią;
• zastosowanie wszystkich rodzajów geometrii - drut, powierzchnia, bryła;
• intuicyjne, „wiodące” menu użytkownika;
• budowanie zawiasów za pomocą funkcji „przeciągnij i upuść” w oknie wyświetlania kompozycji modelu;
• bezpośrednie stosowanie zalecanych ruchów i zwrotów.

Ponadto system ocenia działanie mechanizmu i przewiduje prawdopodobieństwo zakleszczenia.

Ścieżki zbieżności między CAD i CAE

Właściwie rozważaliśmy jeden ze sposobów konwergencji systemów CAD i CAE (kiedy „kawałek” profesjonalnego ciężkiego systemu CAE jest pobierany i osadzany w CAD). Nawiasem mówiąc, model obliczeniowy uzyskany w takiej wbudowanej aplikacji można przenieść do profesjonalnego systemu CAE wysokiego poziomu w celu dalszej, bardziej dogłębnej analizy i badań.

Drugi sposób to rozwój i doskonalenie narzędzi do tworzenia modeli obliczeniowych skojarzonych z modelem geometrycznym i przeniesionych z systemów CAD.

Trzecim sposobem jest użycie uniwersalnych generatorów sieciowych. Generator siatek to program komputerowy do tworzenia modeli dyskretnych, tzw. Siatek (planarnych i przestrzennych), które są następnie wykorzystywane w dowolnych programach obliczeniowych wykorzystujących zasadę dyskretyzacji przestrzeni. Działanie generatorów sieciowych opiera się na zasadzie minimalizacji błędów połączeń. Polega ona na tym, że budowana jest pierwsza siatka, wykonywane są obliczenia i ocenia się różnicę między pracą sił sprężystych i zewnętrznych. Określane są miejsca, w których ta różnica jest maksymalna, iw nich element końcowy jest podzielony. I tak dalej, aż różnica osiągnie określony procent (najczęściej 5%).

W chwili obecnej trudno podać przykład programu, który nie wymagałby udziału wykwalifikowanego kalkulatora. Najważniejsze jest nadal zrozumienie analizowanego procesu, znajomość specyfiki obszaru tematycznego i metod obliczeniowych. Jednocześnie generatory sieciowe z roku na rok udoskonalają się, stając się coraz mniej pretensjonalnymi dla użytkownika, w wyniku czego pojawiają się coraz doskonalsze siatki do obliczeń.

Budowa takich siatek z modelu graficznego wiąże się w dużej mierze z koniecznością uwzględnienia jego dalszego wykorzystania. W zależności od problemu, który ma zostać rozwiązany, na podstawie siatki elementów skończonych zostanie uzyskany jeden lub drugi podział na elementy skończone. Innymi słowy, mówimy o rozwoju kierunku tworzenia siatek adaptacyjnych. Aby szybko uzyskać jak najdokładniejsze rozwiązanie, bardzo ważne jest, aby w krytycznych miejscach optymalnie zagęścić lub rozcieńczyć siatkę, odpowiadającą rozwiązanemu problemowi. Na przykład, jeśli rozwiązywany jest problem dynamiki płynów, wtedy jakość siatki (lub jej regularność) w regionie warstwy granicznej staje się bardzo ważna. Pod tym względem generatory sieciowe mogą być wysoce wyspecjalizowane (mające na celu rozwiązanie określonych problemów) lub uniwersalne.

Pomiędzy systemem CAD a generatorem siatki istnieje pośrednie połączenie, na przykład unikalny w swoim rodzaju pakiet CADfix, który przekształca geometrię w celu dostosowania jej do modelu projektowego. Ponadto program jest doskonałym tłumaczem danych z jednego formatu na inny dla różnych systemów CAD. Podczas pracy z modelami obliczeniowymi w CADfix można usunąć („wygładzić”) różne geometryczne subtelności, które nie są istotne dla obliczeń. W szczególności można usunąć niektóre otwory lub fazy. A jeśli istnieje pewien złożony obszar zamknięty, można go podzielić na prostsze korpusy w celu elastycznej pracy z każdym z nich.

Model graficzny przekonwertowany do CADfix można przenieść bezpośrednio do systemu CAE lub do generatora sieci.

W aplikacjach takich jak CADfix lub w generatorach siatek praca jest wykonywana z modelami graficznymi z brył. Wynika to z faktu, że modele analizy prętowej lub powłokowej zwykle nie wymagają bardzo skomplikowanych przekształceń. Prawie każdy profesjonalny system CAE ma swój własny edytor, za pomocą którego można łatwo i prosto tworzyć przestawne modele obliczeniowe o dowolnej złożoności.

"CAD i grafika" 1 "2001

Funkcje CAE -systemy są dość zróżnicowane, ponieważ są z nimi związane procedury projektowe analiza, modelowanie, optymalizacja rozwiązania projektowe. W skład systemów inżynierii mechanicznej CAE wchodzą przede wszystkim programy do wykonywania następujących procedur:

modelowanie pól wielkości fizycznych, w tym analiza wytrzymałościowa, które najczęściej wykonuje się zgodnie z MES;

obliczanie stanów symulowanych obiektów i procesów przejściowych w nich za pomocą środków poziom makro;

modelowanie symulacyjne złożone systemy produkcyjne oparte na modelach kolejkowania i sieci Petriego.

Głównymi częściami programów do analizy MES są biblioteki elementów skończonych, preprocesor, solver i postprocesor.

Biblioteki elementów skończonych (MES) zawierają modele MES - ich macierze sztywności... Oczywiście modele MES będą różne dla różnych zadań (analiza odkształceń sprężystych lub plastycznych, modelowanie pól temperatury, potencjałów elektrycznych itp.), Różnych form MES (na przykład w przypadku dwuwymiarowym - elementy trójkątne lub czworokątne), różne zbiory funkcje współrzędnych.

Wstępne dane dla preprocesora - model geometryczny obiekt, najczęściej uzyskiwany z podsystemu projektowego. Główną funkcją preprocesora jest reprezentacja badanego środowiska (szczegółu) w postaci siatki, tj. w postaci zbioru elementów skończonych.

Solver to program, który łączy (zbiera) modele poszczególnych elementów skończonych w ogólny układ równań algebraicznych i rozwiązuje ten układ za pomocą jednego z rzadkie metody macierzowe.

Postprocesor służy do wizualizacji wyników rozwiązania w przyjaznej dla użytkownika formie. W inżynieria CAD jest to forma graficzna. Użytkownik może zobaczyć początkowe (przed załadowaniem) i zdeformowane kształty części, pola naprężeń, temperatury, potencjały itp. w postaci kolorowych obrazów, w których paleta kolorów lub intensywność blasku charakteryzują wartości zmienna fazy.

Podstawowe funkcje systemów CAD

Funkcje CHAM-systemy w inżynierii mechanicznej są podzielone na funkcje projektowania dwuwymiarowego (2D) i trójwymiarowego (3D). Funkcje 2D obejmują rysowanie, dokumentację projektową; do funkcji 3D - uzyskiwanie trójwymiarowych modeli geometrycznych, obliczeń metrycznych, realistycznej wizualizacji, wzajemnej transformacji modeli 2D i 3D. Trójwymiarowe modele prezentowane są w postaci opisu powierzchni ograniczających część lub wskazania elementów przestrzeni zajmowanych przez bryłę części. Złożone modele powierzchni uzyskuje się przy użyciu odmian metoda kinematyczna , które obejmują rozciąganie danego konturu płaskiego wzdłuż normalnej do jego płaszczyzny, rozciąganie konturu wzdłuż dowolnej krzywej przestrzennej, obracanie konturu wokół danej osi, rozciąganie powierzchni pomiędzy kilkoma danymi odcinkami. W przypadku budowy rzeźbione powierzchnieprzechodząc przez określone punkty w przestrzeni, zastosuj modele w kształt Beziera, a przy wymaganiach wysokiej gładkości powierzchni - modele w formie B-splajny... Synteza modeli złożeń jest wykonywana poprzez zastosowanie operacji pozycjonowania i operacji zbioru teoretycznego przecięcia, sumy, odejmowania do elementów bibliotecznych i nowo tworzonych modeli części składowych. Szereg systemów umożliwia również wykonywanie operacji układ i umieszczenie wyposażenie, trasy łączące itp.

Do ważnych cech systemów CAD należą parametryzacja i asocjatywność ... Parametryzacja zakłada użycie modeli geometrycznych w postaci parametrycznej, tj. podczas przedstawiania części lub wszystkich parametrów obiektu, a nie stałych, ale zmiennych. Model parametryczny znajdujący się w bazie danych można łatwo dostosować do różnych specyficznych wdrożeń i dzięki temu może być używany w wielu konkretnych projektach. W takim przypadku możliwe staje się włączenie parametrycznego modelu części do modelu zespołu montażowego z automatycznym określeniem wymiarów części podyktowanych ograniczeniami przestrzennymi. Te wiązania w postaci zależności matematycznych między częścią parametrów zespołu odzwierciedlają asocjatywność modeli.

Parametryzacja i asocjatywność odgrywają ważną rolę w projektowaniu złożeń i bloków, składających się z dużej liczby części. Rzeczywiście, zmiana rozmiaru niektórych części wpływa na rozmiar i lokalizację innych. Dzięki parametryzacji i asocjatywności zmiany wprowadzone przez projektanta w jednej części złożenia są automatycznie przenoszone na inne części, powodując zmiany odpowiednich parametrów geometrycznych w tych częściach.

Prawidłowa synteza i edycja modeli bryłowych 3D produktów jest możliwa przy użyciu kilku metod.

Najbardziej oczywistą metodą jest zaprojektowanie przez projektanta produktu ograniczeń i warunków nałożonych na parametry modelu i odzwierciedlenie wymagań dotyczących nie przecinania się brył, wyrównania otworów, współpłaszczyznowości, prostopadłości itp.

Najnowocześniejszy MCAD metoda oparta na użyciu zbuduj drzewo modele. Drzewo konstrukcyjne to historia modelowania zespołu, czyli sekwencja operacji tworzenia modelu uporządkowana według czasu ich wykonania. Zgodnie z tą metodą, wprowadzenie zmian w jednej lub drugiej części modelu oznacza przejście na szczyt drzewa odpowiadającego zmienionej części, a po dokonaniu zmian powtórzenie wszystkich kolejnych operacji syntezy.

Trzeci sposób to symulacja synchroniczna oparty na automatycznym wykrywaniu, dzięki wykorzystaniu systemy eksperckiete ograniczenia, które są ustawione przez użytkownika w pierwszej metodzie. Dzięki temu praca projektanta jest uproszczona i nie jest wymagana czasochłonna przebudowa drzewa modelu.

Funkcje systemów CAD w inżynierii mechanicznej są podzielone na dwuwymiarowe (2D) i trójwymiarowe (3D) funkcje projektowania. Funkcje 2D obejmują rysowanie, dokumentację projektową; do funkcji 3D - uzyskiwanie modeli trójwymiarowych, obliczenia metryczne, realistyczna wizualizacja, wzajemne przekształcanie modeli 2D i 3D.

Wśród systemów CAD są systemy „lekkie” i „ciężkie”. Pierwsze z nich koncentrują się głównie na grafice 2D, są stosunkowo tanie i mniej wymagające pod względem zasobów obliczeniowych. Te ostatnie nastawione są na modelowanie geometryczne (3D), są bardziej uniwersalne, droższe, dokumentacja rysunkowa w nich jest zwykle prowadzona z wykorzystaniem wstępnego opracowania trójwymiarowych modeli geometrycznych.

Główne funkcje systemów CAM: opracowywanie procesów technologicznych, synteza programów sterujących dla urządzeń technologicznych ze sterowaniem numerycznym (CNC), symulacja procesów obróbki, w tym budowa trajektorii względnego ruchu narzędzia i przedmiotu obrabianego podczas obróbki, generowanie postprocesorów dla określonych typów urządzeń CNC (NC - Sterowanie numeryczne), obliczanie czasów przetwarzania.

Najbardziej znane (do 1999 r.) To następujące systemy CAE / CAD / CAM zaprojektowane dla inżynierii mechanicznej. Systemy „ciężkie” (firma, która opracowała lub dystrybuuje produkt, jest wskazana w nawiasach): Unigraphics (EDS Unigraphics); Solid Edge (Intergraph); Pro / Engineer (PTC - Parametric Technology Corp.), СЛТ1Л (Dassault Systemes), EUCLID (Matra Datavision), CADDS.5 (Computervision, obecnie część PTC) itp.

Systemy „lekkie”: AutoCAD (Autodesk); ADEM; bCAD (Grupa ProPro, Nowosybirsk); Caddy (Ziegler Informatics); Kompas (Ascon, St. Petersburg); Octopus (Sprut Technology, Naberezhnye Chelny); Credo (SRCC ASK, Moskwa).

Systemy zajmujące pozycję pośrednią (w średniej skali): Cimatron, Microstation (Bentley), Euclid Prelude (Matra Datavision), T-FlexCAD (Top Systems, Moskwa) itp. Wraz ze wzrostem możliwości komputerów osobistych granica między „ciężkim” a „lekkim” CAD / Systemy CAM są stopniowo usuwane.

Funkcje systemów CAE są dość zróżnicowane, ponieważ są związane z procedurami projektowania w zakresie analizy, modelowania i optymalizacji rozwiązań projektowych. Systemy CAE do budowy maszyn obejmują przede wszystkim programy do następujących procedur:

Modelowanie pól wielkości fizycznych, w tym analiza wytrzymałościowa, wykonywana najczęściej zgodnie z MES;

Obliczanie stanów i stanów nieustalonych na poziomie makro;

Modelowanie symulacyjne złożonych systemów produkcyjnych w oparciu o modele kolejkowania i sieci Petriego.

Przykładowe systemy do modelowania pól wielkości fizycznych zgodnie z MES: Nastran, Ansys, Cosmos, Nisa, Moldflow.

Przykłady systemów do modelowania procesów dynamicznych na poziomie makro: Adams i Dyna - w układach mechanicznych, Spice - w układach elektronicznych, PA9 - do modelowania wielowymiarowego tj. do modelowania układów, których zasady opierają się na wzajemnym wpływie procesów fizycznych o różnym charakterze.

Dla wygody dostosowania CAD do potrzeb konkretnych aplikacji, do jego rozwoju wskazane jest posiadanie narzędzi do adaptacji i rozwoju w systemie CAD. Narzędzia te są reprezentowane przez jedną lub drugą technologię CASE, w tym języki rozszerzeń. Niektóre systemy CAD używają natywnych środowisk roboczych.

Przykładami są zorientowane obiektowo środowisko interaktywne CAS.CADE w systemie EUCLID, które zawiera bibliotekę komponentów; w T-Flex CAD 3D dodatki można tworzyć w środowiskach Visual C ++ i Visual Basic.

Interfejsy reprezentowane przez formaty wymiany międzyprogramów zaimplementowane w systemie mają ogromne znaczenie dla zapewnienia otwartości systemów CAD oraz ich integracji z innymi systemami automatycznymi (AS). Oczywiste jest, że przede wszystkim konieczne jest zapewnienie powiązań między podsystemami CAE, CAD i CAM.

IGES, DXF, Express (standard ISO 10303-11, część zestawu standardów STEP), SAT (format rdzenia AC1S) itp. Są używane jako języki - formaty wymiany między programami.

Uwzględniono najbardziej obiecujące dialekty języka Express, co tłumaczy się ogólną naturą standardów STEP, ich skupieniem na różnych zastosowaniach, a także wykorzystywaniem w nowoczesnych rozproszonych systemach projektowania i produkcji. Rzeczywiście, formaty takie jak IGES czy DXF opisują tylko geometrię obiektów, podczas gdy wymiana między różnymi systemami CAD i ich podsystemami wiąże się z danymi o różnych właściwościach i atrybutach produktów.

Express jest używany w wielu systemach interfejsów CAD / CAM. W szczególności środowisko SDA1 (Standard Data Access Interface) jest zawarte w systemie CAD ++ STEP, w którym możliwe jest reprezentowanie danych o obiektach z różnych systemów CAD i aplikacji (ale opisanych zgodnie z zasadami języka Express). CAD ++ STEP zapewnia dostęp do baz danych większości znanych systemów CAD z prezentacją wyodrębnionych danych w postaci plików STEP. Interfejs programisty umożliwia otwieranie i zamykanie plików projektów w bazach danych, odczyt i zapis encji. Jako obiekty można wykorzystać punkty, krzywe, powierzchnie, tekst, przykłady rozwiązań projektowych, wymiary, łącza, typowe obrazy, kompleksy danych itp.

Definicja CAD, CAM i CAE

Zgodnie z poprzednim rozdziałem, projektowanie wspomagane komputerowo (CAD) to technologia wykorzystująca systemy komputerowe w celu ułatwienia tworzenia, modyfikacji, analizy i optymalizacji projektów. Zatem każdy program współpracujący z grafiką komputerową, a także każda aplikacja używana do obliczeń inżynierskich, należy do systemów projektowania wspomaganego komputerowo. Innymi słowy, różnorodne narzędzia CAD obejmują zarówno programy kształtów geometrycznych, jak i specjalistyczne aplikacje do analizy i optymalizacji. Pomiędzy tymi skrajnościami znajdują się programy do analizy tolerancji, obliczania bezwładności masy, modelowania elementów skończonych i wizualizacji wyników analizy. Najbardziej podstawową funkcją GAD jest definiowanie geometrii konstrukcji (części maszyn, elementy architektoniczne, obwody elektroniczne, plany budowlane itp.), Ponieważ geometria determinuje wszystkie kolejne etapy cyklu życia produktu. W tym celu zwykle stosuje się systemy do opracowywania rysunków roboczych i modelowania geometrycznego. Dlatego te systemy są ogólnie uważane za systemy CAD. Ponadto geometria zdefiniowana w tych systemach może służyć jako podstawa do dalszych operacji w systemach CAE i CAM. Jest to jedna z najważniejszych zalet CAD, która oszczędza czas i redukuje błędy związane z koniecznością definiowania geometrii konstrukcji od podstaw za każdym razem, gdy jest to potrzebne w obliczeniach. Można zatem argumentować, że systemy CAD i systemy modelowania geometrycznego są najważniejszymi elementami CAD.

Produkcja wspomagana komputerowo (CAM) to technologia wykorzystująca systemy komputerowe do planowania, zarządzania i kontrolowania operacji produkcyjnych poprzez bezpośredni lub pośredni interfejs z zasobami produkcyjnymi przedsiębiorstwa. Jednym z najbardziej dojrzałych podejść do automatyki przemysłowej jest sterowanie numeryczne (CNC, numerical conovl - NC). CNC to wykorzystanie zaprogramowanych poleceń do sterowania maszyną, która może szlifować, ciąć, frezować, dziurkować, giąć i w inny sposób zamieniać obrabiane przedmioty w gotowe części. W dzisiejszych czasach komputery są w stanie generować duże programy dla maszyn CNC na podstawie parametrów geometrycznych produktów z bazy danych CAD oraz dodatkowych informacji dostarczonych przez operatora. Badania w tym obszarze koncentrują się na ograniczeniu konieczności interwencji operatora.

Inną ważną funkcją zautomatyzowanych systemów produkcyjnych jest programowanie robotów, które mogą pracować w elastycznych zautomatyzowanych obszarach poprzez dobór i umieszczanie narzędzi i detali na maszynach CNC.Roboty mogą również wykonywać własne zadania, takie jak spawanie, montaż i przenoszenie urządzeń i części. warsztat.

Planowanie procesów jest również stopniowo zautomatyzowane. Plan procesu może określać sekwencję operacji w celu wykonania urządzenia od początku do końca na całym wymaganym sprzęcie. Chociaż w pełni zautomatyzowane planowanie procesu, jak wspomniano, jest praktycznie niemożliwe, plan obróbki dla określonej części może zostać wygenerowany automatycznie, jeśli istnieją już plany obróbki dla podobnych części. W tym celu opracowano technologię grupowania, która pozwala łączyć podobne szczegóły dotyczące rodziny. Części uważa się za podobne, jeśli hurtownia ma wspólne cechy produkcyjne (rowki, rowki, skosy, otwory itp.). Aby wykryć podobieństwo części przy pomocy aEggomalgii, kula danych CAD musi zawierać informacje o takich cechach. Zadanie to jest realizowane za pomocą modelowania obiektowego lub rozpoznawania cech.

Dodatkowo komputer może służyć do identyfikacji potrzeby zamówienia surowców i zakupionych części, a także do określenia ich ilości na podstawie harmonogramu produkcji. Ta czynność nosi nazwę planowania zapotrzebowań materiałowych (MRP). Komputer może być również używany do monitorowania stanu maszyn w sklepie i wysyłania im odpowiednich zleceń.

Inżynieria wspomagana komputerowo (CAE) to technologia wykorzystująca systemy komputerowe do analizy geometrii CAD, symulacji i badania zachowania produktu w celu ulepszenia i optymalizacji jego projektu. Narzędzia CAE mogą wykonywać wiele różnych typów analiz. Na przykład programy do obliczeń kinematycznych są w stanie określić trajektorie i prędkości połączeń i mechanizmów. Programy do analizy dynamicznej dużych przemieszczeń mogą być używane do określania obciążeń i przemieszczeń w złożonych urządzeniach kompozytowych, takich jak samochody. Programy do weryfikacji i analizy logiki i synchronizacji symulują działanie złożonych układów elektronicznych.

Najwyraźniej ze wszystkich metod analizy komputerowej najczęściej stosowana w projektowaniu jest metoda elementów skończonych (MES). Służy do obliczania naprężeń, odkształceń, wymiany ciepła, rozkładu pola magnetycznego, przepływu cieczy i innych problemów z mediami ciągłymi, których po prostu nie da się rozwiązać inną metodą. W metodzie elementów skończonych analityczny model konstrukcji jest połączeniem elementów, dzięki czemu jest rozbity na oddzielne części, które mogą być już przetworzone przez komputer.

Jak wspomniano wcześniej, użycie metody elementów skończonych wymaga abstrakcyjnego modelu na odpowiednim poziomie, a nie samej konstrukcji. Abstrakcyjny model różni się od konstrukcji tym, że jest tworzony poprzez wyeliminowanie nieistotnych szczegółów i zmniejszenie wymiarów. Na przykład trójwymiarowy obiekt o małej grubości można przedstawić jako dwuwymiarową powłokę. Model jest tworzony interaktywnie lub automatycznie. Gotowy model abstrakcyjny jest podzielony na elementy skończone, które tworzą model analityczny. Narzędzia programowe, które umożliwiają zbudowanie abstrakcyjnego modelu i rozbicie go na elementy skończone, nazywane są preprocesorami. Po przeanalizowaniu każdego elementu komputer zbiera wyniki i prezentuje je w formie wizualnej. Na przykład obszary wysokiego napięcia można wyróżnić na czerwono. Oprogramowanie zapewniające renderowanie nazywane jest postprocesorami.

Dostępnych jest wiele narzędzi oprogramowania do optymalizacji projektu. Chociaż narzędzia optymalizacyjne można sklasyfikować jako CAE, zwykle są one rozpatrywane osobno. Trwają badania mające na celu automatyczne określenie kształtu konstrukcji poprzez połączenie optymalizacji i analizy. W tych podejściach zakłada się, że początkowa forma struktury jest prosta, jak na przykład w przypadku prostokątnego dwuwymiarowego obiektu składającego się z małych elementów o różnej gęstości. Następnie wykonywana jest procedura optymalizacji w celu określenia określonych wartości gęstości, aby osiągnąć określony cel w ramach ograniczeń naprężenia. Celem często jest zminimalizowanie wagi. Po określeniu optymalnych wartości gęstości obliczany jest optymalny kształt obiektu. Uzyskuje się go poprzez odrzucanie pierwiastków o niskich wartościach gęstości.

Wspaniałą rzeczą w analizie projektu i technikach optymalizacji jest to, że pozwalają projektantowi zobaczyć zachowanie produktu końcowego i zidentyfikować możliwe błędy przed zbudowaniem i przetestowaniem prawdziwych prototypów, unikając pewnych kosztów. Ponieważ koszt projektowania w ostatnich etapach rozwoju produktu i produkcji rośnie wykładniczo, wczesne optymalizacje i ulepszenia (możliwe tylko dzięki narzędziom analitycznym CAE) opłacają się znacznie skracając czas i koszty rozwoju.

Dlatego technologie CAD, CAM i CAE służą do automatyzacji i zwiększania wydajności poszczególnych etapów cyklu życia produktu. Rozwijając się niezależnie, systemy te nie wykorzystały jeszcze w pełni potencjału integracji projektowania i produkcji. Aby rozwiązać ten problem, zaproponowano nową technologię, zwaną skomputeryzowaną

produkcja zintegrowana (produkcja zintegrowana komputerowo - С / М). CIM stara się połączyć ze sobą „wyspy automatyzacji” i przekształcić je w płynny i wydajny system. CIM polega na wykorzystaniu skomputeryzowanej bazy danych do lepszego zarządzania całym przedsiębiorstwem, w szczególności księgowości, planowania, dostaw i innych zadań, nie tylko projektowania i produkcji, które były objęte systemami CAD, CAM i CAE. C1M jest często określany jako filozofia biznesowa, a nie system komputerowy.

Wreszcie, systemy zarządzania danymi inżynierskimi (PDM - Product Data Management) zapewniają przechowywanie i zarządzanie dokumentacją projektową dla opracowanych produktów, utrzymywanie zmian w dokumentacji, zachowanie historii tych zmian itp.

Tak więc termin CAD (system automatyzacji projektowania) oznacza zintegrowane podejście do rozwoju produktu i obejmuje zestaw systemów CAD / CAM / CAE. Rozwojowi systemów do modelowania geometrycznego, analizy i obliczania cech produktów towarzyszy integracja w ramach przedsiębiorstwa. Globalny rynek samodzielnych rozwiązań CAD / CAM jest już nasycony, systemy mają podobną funkcjonalność, a tempo wzrostu tego segmentu rynku jest minimalne. Z tego powodu następuje wzmocnienie integracji systemów CAD / CAM / CAE z systemami PDM, które pozwalają na przechowywanie i zarządzanie dokumentacją projektową dla tworzonych produktów, wprowadzanie zmian w dokumentacji oraz zachowanie historii tych zmian. Rozszerzenie funkcji PDM na wszystkie etapy cyklu życia produktu zamienia je w systemy PLM (zarządzanie cyklem życia produktu). Rozwój systemów PLM zapewnia maksymalną integrację procesów projektowania, produkcji, modernizacji i wsparcia produktów przedsiębiorstwa i ma wiele wspólnego z koncepcją zintegrowanego wsparcia cyklu życia produktu (technologie CALb).

CAD - pomoc komputerowa w projektowaniu, innymi słowy program do rysowania.
CAM - pomoc komputerowa w produkcji.
CAE - pomoc komputerowa w obliczeniach inżynierskich.
GIS - system informacji Geograficznej.
Dużej pomocy w przygotowaniu tego materiału zapewnił artykuł Siergieja Kotowa z Tomsk Polytechnic University „Przegląd rynku CAD i zasobów informacyjnych w Internecie”dostarczone przez siebie.

Wyszukiwanie w witrynie www.site:

Nietypowe wyszukiwanie

Najpierw kilka statystyk:

Rozkład wpływu firm deweloperskich na rynek CAD

Rozkład wpływów uczestników rynku na zautomatyzowane systemy przygotowania produkcji

T-FLEX CAD

System parametrycznego projektowania i rysowania T-FLEX CAD jest rozwinięciem rosyjskiej firmy „Top Systems”. System posiada następujące główne cechy: projektowanie parametryczne i modelowanie; projekt zespołu i rysunki montażowe; pełny zestaw funkcji do tworzenia i edycji rysunków; modelowanie przestrzenne w oparciu o technologię ACIS; parametryczne trójwymiarowe modelowanie brył; zarządzanie rysunkami; przygotowanie danych do systemów CNC; imitacja ruchu konstrukcji.
T-FLEX CAD został wyróżniony w 1997 Best CAD Review.
Deweloper - Top-Systems, Moskwa
http://www.tflex.com
http://www.topsystems.ru
- strona o Tflex w mojej witrynie.

bCAD

bCAD - projekt oprogramowania mający na celu opracowanie nowych technologii dla grafiki 3D i CAD, a także programów do szkicowania 2D i precyzyjnego rysowania, modelowania 3D i renderowania fotorealistycznego, oprogramowania do modelowania i wizualizacji 3D na PC. bCAD jest zaprojektowany i rozwijany jako uniwersalne stanowisko pracy dla projektanta, które umożliwia wykonywanie szerokiego zakresu prac w trybie end-to-end - od rysunku do modelu wolumetrycznego i odwrotnie - od trójwymiarowego odwzorowania do płaskich rzutów: do wykonania dokumentacji technicznej spełniającej wymagania norm, do uzyskania realistycznych obrazów, przygotowania danych dla systemów rozliczeniowych. Łączy CAD, modelowanie 3D i fotorealistyczne renderowanie.
Deweloper - ProPro Group, Nowosybirsk.
http://www.propro.ru

KOMPAS

Jeden z wiodących rosyjskich produktów. System CAD przeznaczony do szerokiego zakresu prac projektowych i inżynieryjnych, łatwy do nauczenia, łatwy w użyciu, a jednocześnie ma koszt akceptowalny dla złożonego wyposażenia rosyjskich przedsiębiorstw, w tym średnich i małych. Pozwala na dwuwymiarowe projektowanie i konstrukcje, szybkie przygotowanie i wydanie różnorodnej dokumentacji rysunkowej i projektowej, tworzenie technicznych dokumentów tekstowych i graficznych.
Deweloper - Askon, Rosja.
http: //www.ascon.ru/

CADMECH

CADMECH - system projektowania części i zespołów w oparciu o AutoCAD.
Pulpit CADMECH - trójwymiarowy system projektowania części i zespołów w oparciu o Mechanical Desktop.
Opracowany przez NPO Intermech, Mińsk.
http://www.intermech.host.ru

CADRA

System projektowania i kreślenia 2D dla inżynierii mechanicznej.
Deweloper - SofTECH, Inc., USA.
http://www.softech.com

CADkey

Pakiet grafiki 3D do projektowania, modelowania bryłowego, powierzchniowego i szkieletowego, wizualizacji i dokumentacji prostych i złożonych części oraz zespołów montażowych. 250 000 instalacji w różnych krajach.

Deweloper - Baystate Technologies, USA. http://www.cadkey.com http://www.cadkey.de http://www.cadkey.lv/ http://www.colla.lv

DesignCAD Pro

System do projektowania i symulacji 2D i 3D dla profesjonalnych projektantów i projektantów.
Deweloper - ViaGrafix, USA.
http://www.viagrafix.com

IronCAD

Komputerowy system projektowania dla inżynierii mechanicznej. Zapewnia projektowanie 2D i modelowanie brył 3D.

Deweloper - Visionary Design Systems, Inc., USA. http://www.ironcad.com

BlueCAD

BlueCAD to system CAD 2D / 3D do pracy na komputerach osobistych.
Deweloper - CADWare, Włochy.
http://www.cadware.it

Surface Express

System modelowania powierzchni.
Deweloper - MCS, Inc., USA.
http://www.mcsaz.com

Nosorożec

Typowym systemem NURBS jest modelowanie.
Deweloper - Robert McNeel & Associates, USA.
http://www.rhino3d.com

Nosiciel kijów golfowych

Pod względem funkcjonalności system CADdy zajmuje pozycję pośrednią pomiędzy systemami niskiego i wysokiego poziomu. Zaprojektowany do rozwiązywania złożonych zintegrowanych technologii od etapu projektowania do etapu produkcji w obszarach takich jak:
- architektura;
- projektowanie zakładów przemysłowych;
- Inżynieria mechaniczna;
- elektronika;
- sprzęt budowlany (ogrzewanie, wentylacja, hydraulika, elektryka);
- sieci inżynieryjne i drogi;
- geodezja, kartografia.

Deweloperem jest firma ZIEGLER-Informatics GmbH, Niemcy.
http://www.caddy.de
http://www.plaza.ch
http://www.caddy.ru

OmniCAD

System do projektowania 2D, szkicowania i modelowania powierzchni 3D.

SolidWorks

Potężny pakiet inżynieryjny CAD do solidnego modelowania parametrycznego złożonych części i złożeń. Średniej klasy system projektowania oparty na parametrycznym jądrze geometrycznym Parasolid. Stworzony specjalnie do użytku na komputerach osobistych z systemami operacyjnymi Windows 95 i Windows NT.
Deweloper - SolidWorks Corporation, USA.
http://www.solidworks.com
http://www.uscad.com
http://www.delcam.ru,
http://www.ascon.ru,
http://www.intersed.kiev.ua/,
www.delcam-ural.ru,
http://www.colla.lv,
http://www.solidworks.lv/

Lita krawędź

SolidEdge to przełomowy system projektowania wspomaganego komputerowo do tworzenia podzespołów i modelowania geometrycznego poszczególnych części. Solid Edge został zaprojektowany specjalnie do projektowania produktów inżynierii mechanicznej. Jest to system średniego poziomu, który zapewnia wydajne obiektowe modelowanie parametryczne w środowisku Windows. Oparty na rdzeniu modelowania geometrycznego Parasolid.
Deweloper - Unigraphics Solutions, USA.

Cimatron

Cimatron to zintegrowany system CAD / CAM, który zapewnia pełen zestaw narzędzi do projektowania produktów, tworzenia dokumentacji rysunkowej i projektowej, analiz inżynierskich, tworzenia programów sterujących dla maszyn CNC. Cimatron wychodzi naprzeciw potrzebom i wymaganiom najszerszego grona użytkowników, działa na różnych platformach, w tym na komputerach osobistych. System jest używany przez około 6000 firm na całym świecie.
Deweloper - Cimatron Ltd., Izrael.

VISI - Seria

Opracowany system CAD / CAM. Zapewnia dwuwymiarowe projektowanie i rysowanie, trójwymiarowe modelowanie powierzchni i brył, generowanie programów dla maszyn CNC, wizualizację obróbki części.
Deweloper - Vero International, Inc., USA.
http://www.veroint.com
http://www.verosoftware.com

SPIRALA

HELIX Design System to zaawansowany system CAD do projektowania 2D i 3D w inżynierii mechanicznej, projektowaniu i innych gałęziach przemysłu. Umożliwia projektowanie 2D, model szkieletowy 3D, modelowanie powierzchni i brył.
Deweloper - MicroCADAM Ltd., Wielka Brytania.
http://www.microcadam.co.uk

Form-Z

System do projektowania i rysowania 2D, modelowania powierzchni i brył 3D, wizualizacji i animacji do profesjonalnego projektowania, wizualizacji i projektowania.
Deweloper - Autodessys, Inc., USA.

Alias¦Wavefront

Popularne oprogramowanie do szkicowania i kreślenia 2D i 3D, modelowania powierzchni i brył 3D, wizualizacji i animacji do profesjonalnego projektowania i inżynierii.
Deweloper - Alias¦Wavefront, Kanada.
http://www.aw.sgi.com
http://aliaswavwfront.com

CoCreate

Serie produktów do projektowania i zarządzania danymi projektowymi: ME10 - projekt i rysunek; SolidDesigner - solidne modelowanie i zarządzanie danymi projektowymi.
Deweloper - CoCreate Software, Inc., Niemcy.
http://www.cocreate.com

VX VISION

System średniego poziomu CAD / CAM / CAE.
Deweloper - Varimetrix Corp., Ltd., USA.
http://www.vx.com

CADMAX

CADMAX SolidMaster - system projektowania wspomaganego komputerowo, który zapewnia dwuwymiarowe projektowanie, trójwymiarowe modelowanie powierzchni i brył.
Deweloper - CADMAX Corp., USA.

BRAWO

Rodzina produktów do projektowania, tworzenia dokumentacji projektowej, przygotowania produkcji i zarządzania projektami w inżynierii mechanicznej. Produkty: Bravo XL, Bravo Sheet Metal Fabricator, Bravo NCG, Bravo Frame.
Deweloper - Applicon, Inc., USA.
http://www.applicon.com

MicroStation

MicroStation to profesjonalny, wysokowydajny system CAD 2D / 3D do kreślenia, projektowania, wizualizacji, analizy, zarządzania bazami danych i modelowania. Daje praktycznie nieograniczone możliwości projektantom i projektantom na DOS, Windows i na różnych typach komputerów.
MicroStation 95 - system pracy zbiorowej, który daje wszystkim członkom grupy gwarancję wzajemnego porozumienia niezależnie od rozwoju sprzętowego platform.
Deweloper - Bentley, USA.

Geniusz

Produkty Genius to oprogramowanie do projektowania i rysowania dla inżynierii mechanicznej przy użyciu programu AutoCAD.

Genius Desktop - Zorientowany obiektowo system trójwymiarowego projektowania części i zespołów konstrukcyjnych maszyn w oparciu o Mechanical Desktop. Pakiet oferuje dodatkowe wygodne narzędzia do nakładania typowych elementów konstrukcyjnych, wypełniania konstrukcji standardowymi produktami w postaci modeli bryłowych oraz znacznie upraszcza pracę projektanta przy zarządzaniu komponentami złożeń. Udostępnia biblioteki części znormalizowanych w postaci gotowych części iPart dla szeregu norm.
Geniusz 14 to produkt zapewniający wysokowydajne 2D CAD / CAM dla inżynierii mechanicznej w programie AutoCAD R14.
Genius LT 97 - dwuwymiarowy system projektowania wspomaganego komputerowo przeznaczony do tworzenia i projektowania rysunków technicznych i dokumentacji projektowej w oparciu o AutoCAD LT 97. Genius LT 97 zawiera standardowe komponenty, zautomatyzowany interfejs użytkownika oraz szereg funkcji zwiększających produktywność w środowisku AutoCAD LT 97.

Deweloper - Genius CAD-Software GmbH, Niemcy.

Rozwiązania energetyczne

Rodzina produktów Power Solutions obejmuje wszystkie etapy cyklu produkcyjnego:
- PowerShape - System modelowania 3D.
- PowerMILL - Potężny i łatwy w obsłudze autonomiczny system automatycznego przygotowywania programów sterujących obróbką frezów 3/4 współrzędnych na dowolnej maszynie CNC produktów zaprojektowanych w dowolnym systemie CAD.
- CopyCAD - system do konwersji danych uzyskanych ze współrzędnościowej maszyny pomiarowej na komputerowy model powierzchni.
- PowerINSERT - pakiet do kontroli dokładności za pomocą 3-osiowych maszyn pomiarowych.
- ArtCAM Pro - pakiet do tworzenia reliefu wolumetrycznego na podstawie płaskiego rysunku i tworzenia programów sterujących jego obróbką.
- KANAŁ 5 - CAD / CAM - system umożliwiający modelowanie, rysowanie i przygotowywanie programów sterujących dla maszyn CNC.

Deweloper - DELCAM Plc., Wielka Brytania.

hyperMILL

Pakiet pozwalający na wdrożenie finalnego łącza technologicznego w technologii end-to-end CAD / CAM / CAE - przygotowanie programów sterujących dla maszyn CNC oraz produkcja wyrobów.
Deweloper - Open Mind Software Technologies GmbH, Niemcy.
http://www.openmind.de
http://www.acad.co.uk
http://www.autodesk.com

EdgeCAM

CAM - system. Rozwiązania do frezowania, powierzchni, toczenia i obróbki EDM części.
Deweloper - Pathtrace, Wielka Brytania.
http://www.pathtrace.com

ESPRIT

CAD / CAM - system oparty na rdzeniu Parasolid.
Deweloper - DP Technology, USA.
http://www.dptechnology.com

SolidCAM

Pakiet do generowania programów sterujących dla maszyn CNC podczas obróbki części o złożonej geometrii powierzchni lub bryły. Zapewnia frezowanie 2,5 i 3-osiowe, toczenie, wizualizację procesu obróbki.
Deweloper - CADTECH, Izrael.

MasterCAM

CAD / CAM to system zajmujący czołowe miejsce na świecie pod względem ilości sprzedaży i instalacji pakietów wśród systemów CAD / CAM. Zapewnia modelowanie krawędziowe i powierzchniowe części, wizualizację i dokumentację prostych i złożonych części oraz zespołów montażowych, tworzenie programów sterujących do toczenia, frezowania, obróbki elektroerozyjnej na maszynach CNC.
Deweloper - oprogramowanie CNC, USA.

PEPS

CAM - system do automatycznego przygotowania frezowania, toczenia, obróbki laserowej, elektroerozyjnej części.
Deweloper - Camtek Ltd., Wielka Brytania.
http://www.camtek.co.uk

OŚMIORNICA

System projektowania technologicznego.
Deweloper - JSC "Sprut-Technology", Naberezhnye Chelny, Rosja.
http://www.sprut.ru

EUCLID3

Wysokopoziomowy system CAD EUCLID, obejmujący wszystkie etapy projektowania, został opracowany przez MATRA DATAVISION z obrotami przekraczającymi 10 miliardów USD. Firma rozwija, sprzedaje i utrzymuje oprogramowanie CAD / CAM / CAE / PDM oraz środowisko programistyczne do tworzenia aplikacji. Główne produkty firmy posiadają znaki towarowe: EUCLID, PRELUDE, CAS.CADE. Przeznaczone są do takich dziedzin jak lotnictwo, kosmos, motoryzacja, obronność, elektromechanika, wzornictwo przemysłowe, inżynieria jądrowa, inżynieria, dobra konsumpcyjne itp.
Deweloper - MATRA DATAVISION, Francja. W związku z wejściem MATRA Datavision do konsorcjum EADS (którego pakiet kontrolny należy do właściciela MATRA Datavision Jean-Luc Lagardere), firma przekształciła się w EADS MATRA Datavision

CATIA

Rozwiązania CATIA / CADAM to w pełni zintegrowany uniwersalny system CAD / CAM / CAE wysokiego poziomu, który pozwala zapewnić równoległe wykonanie cyklu projektowo-produkcyjnego CATIA, będąc uniwersalnym systemem komputerowego wspomagania projektowania, testowania i wytwarzania, znajduje szerokie zastosowanie w dużych przedsiębiorstwach inżynierskich na całym świecie do komputerowego wspomagania projektowania, przygotowania produkcji, reengineering. Liczba firm użytkowników CATIA przekracza 8 tysięcy.

Obsługiwane funkcje Rozwiązania CATIA / CADAM:
- administracja - planowanie, zarządzanie zasobami, kontrola projektu i dokumentacja;
- najdoskonalsze modelowanie;
- opis wszystkich połączeń mechanicznych między elementami obiektu i doprowadzenie ich do stanu interpozycji przestrzennej;
- automatyczna analiza konfliktów geometrycznych i logicznych
- analiza właściwości złożonych zespołów;
- opracowane narzędzia do śledzenia systemów komunikacyjnych zgodnie z określonymi ograniczeniami;
- specjalistyczne aplikacje do technologicznego przygotowania produkcji.

DASSAULT SYSTEMES (Francja) i IBM (USA) są współtwórcami i dystrybutorami komputerowych systemów projektowania. W ciągu ostatnich trzech lat równolegle współistniały dwie wersje CATIA: wersje 4 i 5, wersja 4 tylko na stacjach roboczych i na rdzeniu DASSAULT SYSTEMES oraz wersja 5 dla komputerów PC na rdzeniu MATRA CASCADE (http://www.opencascade.com ).

Unigraphics

System Unigraphics to wysokopoziomowy system CAD / CAM / CAE. Unigraphics pozwala na całkowicie wirtualne projektowanie produktów, obróbkę części o skomplikowanych kształtach, posiada w pełni asocjacyjną bazę modelu wzorcowego, Rozwiązania Unigraphics, jedna z najszybciej rozwijających się firm zajmujących się CAD, produkcją i systemami zarządzania projektami, opracowuje, sprzedaje i wspiera oprogramowanie do automatyzacji projektowania, produkcji, analizy inżynierskiej i zarządzania projektami dla wszystkich obszarów przemysłu, w tym motoryzacyjnego, lotniczego i kosmicznego. budowa obrabiarek, produkcja towarów konsumpcyjnych itp.
Rodzina produktów Unigraphics Solutions, Inc: Unigraphics Solutions, Parasolid, Solid Edge, Unigraphics, IMAN, ProductVision, GRIP.
Deweloper - Unigraphics Solutions, Inc., USA.

MSC / InCheck

3D QuickFill

Program umożliwiający na wczesnych etapach projektowania produktu analizę odlewu za pomocą trójwymiarowego modelu bryłowego. Daje projektantowi możliwość obserwacji procesu napełniania formy wtryskowej z podaniem wyników o następujących parametrach: czas napełniania formy; leciał czas chłodzenia; rozkład temperatury; obecność „muszli”; waga gotowego produktu.
Deweloper - Advanced CAE Technologies, Inc., USA.

DEFCAR

CAD / CAM to system do projektowania i przygotowania produkcji w przemyśle stoczniowym.
Deweloper - Defcar Ingenieros, S.L., Hiszpania.
http://www.defcar.es
http://www.defcar.com

VUTRAX

Vutrax PCB CAD - system komputerowego wspomagania projektowania układów elektronicznych i płytek drukowanych.
Deweloper - Computamation Systems Limited, Wielka Brytania.
http://www.vutrax.co.uk

Protel

Oprogramowanie CAD PCB firmy Protel - opracowany system komputerowego wspomagania projektowania obwodów elektronicznych i płytek drukowanych.
Deweloper - Protel Technology Inc., USA.
http://www.protel.com

UNICAM

UNICAM - wspomagane komputerowo projektowanie i wytwarzanie obwodów elektronicznych i płytek drukowanych.
Deweloper - Unicam Software, Inc., USA.
http://www.unicam.com

CAD STAR

Opracowany system komputerowego wspomagania projektowania i wytwarzania obwodów elektronicznych i płytek drukowanych.
Deweloper - Zuken-Redag Group, Ltd., Wielka Brytania.
http://www.redac.co.uk

SoftCAD

CAD do projektowania 2D i 3D w architekturze i budownictwie. Seria produktów: ArchiTECH.PC, SoftCAD.3D, SoftCAD.2D.
Deweloper - SoftCAD International, USA.
http://www.softcad.com

Design WorkShop

System do fotorealistycznego trójwymiarowego modelowania i projektowania w architekturze.
Deweloper - Artifice, Inc., USA.
http://www.artifice.com

REBIS

Seria produktów do zautomatyzowanego projektowania 2D / 3D obiektów przemysłowych.
Deweloper - Rebis, Inc., USA.
http://www.rebis.com

CADVANCE

Profesjonalny system CAD - system dla architektów, inżynierów, projektantów w budownictwie i architekturze.
Opracowane przez Fit, Inc., USA.
http://www.cadvance.com

Planit

Komputerowy system projektowania 2D i 3D dla profesjonalnych projektantów.
Deweloper - Planit Millenium, USA.
http://www.planit.com

LS-DYNA

Deweloper LSTC (Livermore Software Technology Corp.), oddział handlowy słynnego na całym świecie ośrodka jądrowego LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory http://www.llnl.gov), USA. Rozwija się od 1976 roku. Uniwersalny pakiet oprogramowania obliczeniowego skoncentrowany na modelowaniu numerycznym wysoce nieliniowych i szybko płynących procesów w zagadnieniach termomechanicznych w mechanice ciała odkształcalnego i płynnego. Zastosowania cywilne obejmują testy zderzeniowe, formowanie metali, ogólne problemy związane z wytrzymałością dynamiczną, pękaniem, interakcją odkształcalnych struktur z cieczami i gazami itp.
http://www.lsdyna.com
http://www.feainformation.com/ - Wiadomości i wiele linków do witryn zorientowanych na problemy dotyczące aplikacji pakietu
http://www.cadfem.ru/ - Strona generalnego dystrybutora LS-DYNA w WNP

STAR-CD

Deweloper Grupa CD-adapco, Zjednoczone Królestwo. Rozwija się od 1987 roku. Wielozadaniowy, ciężki pakiet do rozwiązywania problemów mechaniki płynów (CFD), skoncentrowany na zadaniach przemysłowych o dowolnej złożoności.
http://www.cd.co.uk
http://www.adapco-online.com - wybór materiałów z konferencji użytkowników, przydatne wskazówki
http://www.cfd-online.com/Forum/starcd.cgi - Forum dotyczące praktycznych aspektów korzystania z pakietu
http://www.cadfem.ru/ - Strona generalnego dystrybutora STAR-CD w WNP

AutoSEA

Deweloper VASCi (nauki o wibroakustyce), USA. Ciężki pakiet obliczeniowy do analizy wibroakustycznej w zakresie średnich i wysokich częstotliwości.
http://www.vasci.com
http://www.cadfem.ru/ - Strona generalnego dystrybutora AutoSEA w WNP

LVMFlow

profesjonalny system CAM do komputerowego modelowania 3D procesów odlewniczych, który pozwala zautomatyzować miejsce pracy technologa - odlewni oraz zredukować czas i pieniądze poświęcane na przygotowanie nowych produktów.
http://www.cadinfo.net/.

W przypadku elektronicznego CAD można polecić następującą stronę: http://www.rodnik.ru/htmls/f_main.htm. Możesz również pobrać dokumentację dla tych systemów CAD tutaj.

Kategorie zadań, do rozwiązania których najczęściej stosuje się systemy CAE (inżynierii wspomaganej komputerowo). Architektura i zasada działania standardowego pakietu CAE, główne przykłady systemów: Salome, ANSYS (Swanson Analysis Systems) i MSC.Nastran, ich charakterystyka.

Wysyłanie dobrej pracy do bazy wiedzy jest proste. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy korzystający z bazy wiedzy w swoich studiach i pracy będą Ci bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru/

Wprowadzenie

Pojawienie się i późniejszy rozwój wysokowydajnych technologii obliczeniowych wynikał z konieczności wykonywania obliczeń matematycznych dla różnych badań. Pomimo faktu, że metody i algorytmy tych obliczeń nie są szczególnie skomplikowane, objętość samych obliczeń jest tak duża, że \u200b\u200bdla niewielkiej grupy badaczy wykonanie ich w akceptowalnych ramach czasowych i przy odpowiedniej jakości jest prawie niemożliwe.

Pierwsze pakiety inżynieryjne powstały pod koniec lat 60. i na początku 70. właśnie w celu zautomatyzowania rutynowych obliczeń. W literaturze anglojęzycznej takie pakiety są oznaczone skrótem CAE (inżynieria wspomagana komputerowo), aw Rosji koncepcja ta jest częścią CAD (Computer Aided Design). Zadania, do których najczęściej wykorzystywane są systemy CAE można podzielić na następujące kategorie:

· Obliczenia wytrzymałościowe różnych części i zespołów (obliczenia odkształceń elastoplastycznych i naprężeń);

· Obliczenia hydrodynamiczne (obliczanie charakterystyk różnych przepływów jedno- i wielofazowych oraz ich ewolucji w czasie);

· Obliczenia termodynamiczne (obliczenia nagrzewania i chłodzenia części i zespołów);

· Obliczanie pól elektrycznych, magnetycznych i elektromagnetycznych;

· Różne kombinacje poprzednich typów zadań.

zasada działania systemu architektury

1. Architektura i zasada działania standardowego pakietu CAE

Większość pakietów CAE jest oparta na metodzie elementów skończonych. Ideą tej metody jest zastąpienie funkcji ciągłej opisującej badane zjawisko lub proces modelem dyskretnym, zbudowanym na podstawie zbioru odcinkowo ciągłych funkcji zdefiniowanych na skończonej liczbie subdomen. Każdy taki podregion jest skończony i reprezentuje część (element) całego regionu, dlatego nazywane są elementy skończone... Badany obszar geometryczny jest podzielony na elementy w taki sposób, że na każdym z nich nieznana funkcja jest aproksymowana funkcją próbną. Taka partycja nazywa się siatka obliczeniowa.

Jako przykład rozważmy cylindryczny pręt stalowy, którego jeden koniec jest umieszczony w ogniu. Część pręta wystawiona na działanie płomienia jest aktywnie podgrzewana. Oznacza to, że źródło ciepła działa na jego cylindryczną powierzchnię. Reszta pręta nagrzewa się tylko z powodu zjawiska przewodnictwa cieplnego - przenoszenia ciepła z obszarów gorących do zimniejszych. W najprymitywniejszym przypadku pręt można podzielić na dwie części: ze źródłem ciepła na cylindrycznej powierzchni oraz ze źródłem ciepła w sekcji cylindra równoległej do podstawy. W ten sposób jedno złożone (trudne) zadanie jest podzielone na dwa prostsze.

Jednak wynikające z tego problemy są nadal zbyt złożone, aby można je było rozwiązać w ogólnej formie, ponieważ ich rozwiązania są złożonymi wykładniczymi zależnościami od współrzędnych i czasu. W uproszczeniu można podzielić pręt na mniejsze fragmenty (elementy), aw elementach przy powierzchni ustawić wydzielanie ciepła w całej ich objętości, a nie tylko na granicy (pod pewnymi warunkami jest to uzasadnione), aw pozostałych elementach ze względu na ich niewielki rozmiar, poszukaj przybliżonego rozwiązania w postaci prostszej zależności (liniowej lub kwadratowej). W tym przypadku złożony układ równań różniczkowych dla elementu sprowadza się do prostszego układu równań algebraicznych. Dzięki takiemu podejściu znalezienie rozwiązania dla każdego indywidualnego problemu będzie znacznie łatwiejsze.

Złożoność tego podejścia polega na potrzebie rozwiązania wielu takich uproszczonych problemów. We współczesnych zadaniach stosuje się siatki z dziesiątkami i setkami milionów elementów. Dlatego pakiety inżynierskie są tworzone przy użyciu technologii programowania równoległego, aby zapewnić niezbędną moc obliczeniową.

Stworzenie dobrej siatki obliczeniowej jest również nietrywialnym zadaniem. Wynika to z faktu, że rzeczywiste części maszyn mają skomplikowaną geometrię i konieczne jest podzielenie ich na takie elementy, aby przybliżone rozwiązania nie różniły się zbytnio od dokładnych. Dlatego oprócz samych pakietów CAE istnieje duża liczba aplikacji, które pełnią tylko jedną ważną funkcję: obliczeniowe generowanie siatki. W literaturze anglojęzycznej takie aplikacje nazywane są mesher.

Nazywa się moduł odpowiedzialny za rozwiązywanie układu równań odpowiadających utworzonej siatce solver (w literaturze angielskiej: solver). Otrzymuje wszystkie oryginalne dane i przetwarza je w oparciu o zaimplementowane w nim metody.

Obecnie modelowanie komputerowe z wykorzystaniem systemów CAE jest znaczącą częścią pracy w każdym poważnym projekcie naukowym lub inżynieryjnym. Na rynku systemów CAE istnieją znane rozwiązania komercyjne, np. ANSYS, Deform, Simulia (dawniej Abaqus) i inne. Koszt licencji na te produkty to setki tysięcy i miliony rubli, ale są też systemy CAE związane z wolnym oprogramowaniem.

Wśród bezpłatnych pakietów CAE najbardziej znane to: Salome, OpenFoam, Elmer. Jako główne wady tych pakietów można zauważyć słabo rozbudowany interfejs i brak dokumentacji, zwłaszcza w języku rosyjskim. Jednak możliwość wykorzystania ich na dowolnej liczbie procesorów bez ponoszenia kosztów zakupu sprawia, że \u200b\u200bbezpłatne systemy CAE są bardzo atrakcyjne do wykorzystania w małych firmach i instytucjach edukacyjnych.

2. PrzykładyCAE-systemy

Salome

Większość pakietów CAE to kompletne pakiety oprogramowania zawierające wszystko, co jest potrzebne do modelowania elementów skończonych. Salome to platforma zapewniająca funkcje przetwarzania wstępnego i końcowego ( przetwarzanie wstępne i przetwarzanie końcowe), czyli istnieją definicje geometrii, konstrukcji siatek, określenie „trajektorii” obliczeń, wizualizacja wyników itp. Brakuje najważniejszych komponentów - solwerów, ale platformę Salome można rozszerzyć o moduły bezpłatne lub komercyjne firm trzecich.

Głównym celem platformy Salome jest stworzenie pewnego rodzaju ujednoliconego środowiska, po przestudiowaniu którego użytkownik będzie mógł przetwarzać początkowe i odebrane dane w znanej mu powłoce, niezależnie od używanego solwera. Możliwe jest podłączenie solwerów ANSYS i innych pakietów komercyjnych do tej powłoki, pisząc specjalne moduły lub skrypty sterujące, które można napisać w języku Python lub C ++.

Językiem wewnętrznym platformy jest Python, a sama platforma ma wbudowaną konsolę Pythona, której można używać do wykonywania niestandardowych skryptów i automatyzacji przetwarzania wielu typowych zadań (przetwarzanie wsadowe).

ZANSYS

Pakiet elementów skończonych. ANSYS, Inc. od 35 lat jest jednym z liderów rynku CAE http://www.ansys.ru/ov, rozwija i oferuje szeroką gamę oprogramowania do automatycznej analizy inżynierskiej. Założona przez Johna Swansona firma początkowo nosiła nazwę Swanson Analysis Systems i oferowała jedynie uniwersalny kompleks elementów skończonych ANSYS. Później program nadał nazwę samej firmie. Obecnie firma jest liderem na rynku systemów rozliczeniowych zarówno pod względem wielkości sprzedaży, jak i liczby miejsc pracy wykorzystywanych na całym świecie do jej oprogramowania, a także zakresu i możliwości zastosowania oprogramowania: ANSYS, AutoDYN, CFX, Fluent, ICEM, Maxwell. To tylko krótka lista.

Linia produktów ANSYS jest szeroka i zapewnia wszystkie potrzeby kalkulatora na wszystkich etapach jego pracy, od budowy lub modyfikacji modelu geometrycznego i siatkowego, poprzez przejście do efektywnego rozwiązania problemu, a skończywszy na przetwarzaniu, prezentowaniu i dokumentowaniu wyników. ANSYS solves to narzędzie do rozwiązywania problemów wytrzymałościowych, fizyki termicznej, elektromagnetyzmu.

MSC.Nastran

ogólna charakterystyka. Flagowy produkt MSC.Software - MSC.Nastran - to najlepszy na rynku system oprogramowania do elementów skończonych. W dziedzinie, w której niewiarygodne wyniki mogą przełożyć się na miliony dolarów dodatkowych kosztów rozwoju, MSC.Nastran udowadnia swoją dokładność i skuteczność od ponad 30 lat. Stale ewoluuje, gromadzi zalety najnowszych technik i algorytmów, dzięki czemu pozostaje wiodącym programem do analizy metodą elementów skończonych.

MSC.Nastran zapewnia pełny zestaw obliczeń, w tym obliczenia stanu naprężenie-odkształcenie, częstotliwości drgań własnych i drgań, analizę stabilności, rozwiązywanie problemów wymiany ciepła, badanie procesów stacjonarnych i nieustalonych, zjawisk akustycznych, nieliniowych procesów statycznych, nieliniowych dynamicznych procesów nieustalonych, obliczanie częstotliwości krytycznych i drgania maszyn wirujących, analiza charakterystyk częstotliwościowych pod wpływem obciążeń losowych, analiza widmowa i badanie aeroelastyczności. Można modelować prawie wszystkie rodzaje materiałów, w tym kompozyty i hiperelastyczne. Zaawansowane funkcje obejmują technologię superelement (podkonstrukcji), syntezę modalną i język makr DMAP do tworzenia niestandardowych aplikacji.

Oprócz analizy strukturalnej MSC.Nastran może być również używany do optymalizacji projektów. Optymalizację można przeprowadzić dla problemów statyki, stabilności, ustalonych i niestabilnych dynamicznych procesów przejściowych, częstotliwości własnych i trybów drgań, akustyki i aeroelastyczności. A wszystko to odbywa się jednocześnie, zmieniając parametry kształtu, wielkości i właściwości projektu. Algorytmy optymalizacyjne ze względu na swoją efektywność obsługują nieograniczoną liczbę parametrów i ograniczeń projektowych. Ciężar, naprężenia, przemieszczenia, częstotliwości drgań własnych i wiele innych charakterystyk można uznać za funkcje docelowe projektu (w tym przypadku można je zminimalizować lub zmaksymalizować) lub za ograniczenia. Algorytmy analizy wrażliwości pozwalają badać wpływ różnych parametrów na zachowanie funkcji celu oraz sterować procesem znajdowania optymalnego rozwiązania.

Szerokie możliwości funkcji optymalizacyjnej MSC.Nastran pozwalają na jej użycie do automatycznej identyfikacji modelu projektu komputerowego i eksperymentu. Funkcja celu jest określana w postaci minimalizacji rozbieżności między wynikami obliczeń i eksperymentu, najmniej wiarygodne parametry projektowe konstrukcji dobierane są przez parametry zmienne. W wyniku optymalizacji MSC.Nastran tworzy nowy model komputerowy, który w pełni odpowiada modelowi eksperymentalnemu. MSC.Nastran jest jedynym programem elementów skończonych, który może to zrobić automatycznie.

MSC.Nastran zawiera również unikalną funkcję optymalizacji konstrukcji z nieograniczonymi zmianami jej kształtu geometrycznego (zmiana topologii geometrycznej obiektu) przy jednoczesnej minimalizacji ciężaru i spełnianiu warunków brzegowych dla wytrzymałości. Funkcja ta umożliwia wykorzystanie MSC.Nastran do automatycznego projektowania konstrukcji nośnych konstrukcji, gdy na podstawie wolumetrycznego kęsa masywnego MSC.Nastran automatycznie tworzy ażurowy optymalny projekt, najlepiej spełniający określone warunki.

MSC.Nastran służy również do planowania eksperymentów (określania lokalizacji czujników) i oceny kompletności uzyskanych danych eksperymentalnych.

Za pomocą programu MSC.Nastran rozwiązuje się także problemy modelowania układów sterowania, układów regulacji termicznej z uwzględnieniem ich wpływu na konstrukcję.

W oparciu o możliwości automatycznego restartu w MSC.Nastran przeprowadzane są złożone wieloetapowe badania pracy konstrukcji zarówno przy zmianie warunków obciążenia, warunków brzegowych i innych parametrów konstrukcyjnych, jak i przy przechodzeniu z jednego typu analizy do innego.

Sercem MSC.Nastran jest sprawdzona technologia elementów i solidne metody numeryczne. Program pozwala na jednoczesne zastosowanie elementów h i p w tym samym modelu w celu uzyskania dokładności obliczeń przy minimalnych zasobach komputera. Elementy super wysokiego rzędu - elementy p - dobrze odzwierciedlają zakrzywioną geometrię konstrukcji i zapewniają dużą dokładność w szczegółowej analizie naprężeń. Elementy te automatycznie dostosowują się do żądanego poziomu dokładności. Metody numeryczne rzadkich macierzy, stosowane w wszelkiego rodzaju obliczeniach, radykalnie zwiększają szybkość obliczeń i minimalizują ilość wymaganej pamięci dyskowej, co zwiększa efektywność przetwarzania danych.

Bliskie relacje MSC.Nastran z MSC.Patran zapewniają w pełni zintegrowane środowisko do modelowania i analizowania wyników. Bezpośrednie interfejsy z tym systemem zapewniają wszyscy wiodący producenci pre - i postprocesorów, a także systemów CAD, biorąc pod uwagę niezaprzeczalną pozycję MSC.Nastran na rynku oprogramowania do elementów skończonych. W rezultacie MSC.Nastran można elastycznie zintegrować z dowolnym środowiskiem projektowym.

MSC.Nastran działa na komputerach osobistych, stacjach roboczych i superkomputerach, zapewnia wektorowe i równoległe przetwarzanie danych na komputerach obsługujących te funkcje.

MSC.Nastran to:

Skuteczność rozwiązywania dużych problemów dzięki:

· Zastosowanie algorytmu przetwarzania macierzy „rzadkich”

Automatyczne wewnętrzne ponumerowanie matryc w celu zmniejszenia szerokości taśmy

· Możliwości wykorzystania „restartu” w celu wykorzystania wyników już uzyskanych w tym momencie

Zastosowanie algorytmów do obliczeń równoległych i wektorowych

Wysłany na Allbest.ru

...

Podobne dokumenty

Wdrożenie technologii Computer-to-Plate. Formowanie elementów drukowanych na płytach płytowych poprzez naświetlanie płyt wiązką lasera i obróbkę chemiczną. Urządzenia formujące do zapisu laserowego płyt offsetowych, ich właściwości.

streszczenie, dodano 21.01.2010


Do rozwiązywania problemów przewodzenia ciepła stosuje się metody analityczne i numeryczne. Najczęściej stosowane to: metoda Fouriera, metoda źródłowa i metoda operatora. Równanie procesu, które spełnia równanie różniczkowego przewodzenia ciepła i warunki brzegowe.

tutorial, dodano 02/05/2009


Sieci i systemy inżynieryjne. Struktura układów automatyki. Struktura systemów telemechaniki, główne funkcje i zadania. Zasada działania filtra wiskinowego, regulator wysokiego ciśnienia bezpośredniego działania. Nawanialnia kroplowa.

praca semestralna, dodano 17.10.2013


Charakterystyka techniczna i wskaźniki konstrukcji publikacji. Podstawowe pojęcia dotyczące płaskiego druku offsetowego. Odmiany jego form. Klasyfikacja płyt dla technologii Computer-to-Plate. Dobór sprzętu i oprzyrządowania.

praca semestralna dodano 21.11.2014


Podstawowe właściwości wirnika sprężarki K398-21-1L. Wyznaczanie częstotliwości własnych i postaci drgań. Analiza modalna metodą bloku Lanczosa. Obliczenia statyczne wirników. Możliwości rozwiązywania problemów z kontaktami w pakiecie oprogramowania ANSYS.

praca semestralna, dodano 20.06.2014


Cel systemu chłodzenia wodą. Pakowanie i wyposażenie produktów firmy. Struktura wewnętrzna bloku wodnego. Historia rozwoju systemów grzejnikowych. Główne cechy urządzenia, zasada działania, testowanie. Konserwacja systemów.

praca semestralna, dodano 13.02.2012


Podstawowe pojęcia i definicje algorytmu rozwiązywania problemów wynalazczych (ARIZ) jako złożonego programu typu algorytmicznego opartego na prawach rozwoju systemów technicznych. Klasyfikacja sprzeczności, logika i struktura ARIZ. Przykład rozwiązania problemu.

streszczenie dodane 16.06.2013


Główne rodzaje działalności gospodarczej wykorzystujące technologie informacyjne. Cechy technologii mobilnej przedsiębiorczości. Rola i miejsce zautomatyzowanych systemów informacyjnych w gospodarce. Model informacyjny przedsiębiorstwa.

test, dodano 19.03.2008


Systemy wentylacji wyciągowej z naturalną indukcją. Awarie systemów wentylacyjnych. Schemat kanalizacji z budynku. Schemat pompowej instalacji grzewczej, zasady jej działania oraz przyczyny podłączenia naczynia wzbiorczego z obróbką liniową.

test, dodano 10/10/2014


Specyfika wykonywania form fleksograficznych wykonywanych ręcznie w technologii Computer to Plate. Analiza schematu bezpośredniego grawerowania laserowego. Obsesja technologiczna ręcznej formy fleksograficznej w wiktoriańskim bezpośrednim zapisie obrazu na materiale formy.