[А.Мазурин, САПР и графика, 2001, №1]: Сближение CAD и CAE-систем идет крайне трудно. Разработчики систем CAE ссылаются на существенные различия между геометрическими и расчетными моделями и настаивают на использовании встроенных в CAE-системы геометрических редакторов. Выбор типа КЭ существенно влияет на получаемые результаты, а этот выбор под силу лишь квалифицированному эксперту. Все это затрудняет использование «тяжелых» CAE-систем.
Используются три направления интеграции систем CAD и CAE:
1. Фрагмент «тяжелой» CAE-системы встраивается в CAD (например, модуль UG/FEA в системе Unigraphics - встроенная версия NASTRAN);
2. Применение универсальных (автономных) генераторов сеток КЭ: CAD à генератор сетки à CAE (например, препостпроцессоры CADfix, FEMAP).
3. Развитие методов создания расчетных моделей, ассоциативно связанных с геометрической моделью (реализуется в модулях КЭ-анализа, интегрируемых с CAD-системами).
Модули, интегрируемые с CAD-системами:
Фирма MacNeal-Schwendler Corp. - автономная система MSC/NASTRAN и интегрируемая в SolidWorks версия MSC/InCheck.
Фирма ANSYS Inc. - автономная система ANSYS и интегрируемая в SolidWorks, Mechanical Desktop и другие CAD-системы версия Design Space.
Фирма Structural Analysis & Design Corp. - полнофункциональная система COSMOS/M-Designer и интегрируемая в SolidWorks версия COSMOS/Works.
Фирма CADSI - интегрируемые в SolidWorks модули DesignWorks/Structure, DesignWorks/Thermal.
Основные ограничения возможностей интегрируемых версий КЭ-систем, как и встроенных модулей КЭ-анализа, выражаются в составе решаемых задач (обычно только статический анализ), а также в сложности сетки и числе используемых типов элементов.
Пример:
Design Space (прежнее название ANSYS/AutoFEA) для Autodesk Mechanical Desktop (MDT): предназначен только для расчетов элементов конструкций, созданных в среде MDT; обеспечивает расчеты статической прочности конструкций и определение форм и частот колебаний, для других типов задач следует передать модель в ANSYS (т.е. версия не является альтернативой системе ANSYS).
Исходные данные - 3D модель.
Свойства материала - из библиотеки.
Расчетная схема: граничные условия прилагаются к граням или ребрам модели, либо к узлам сетки; внешние нагрузки 3 типов - давление, сосредоточенные силы, предписанные перемещения.
Генерация сетки автоматическая.
Результаты - перемещения; эквивалентные напряжения sэкв; три главных напряжения s1, s2, s3; запасы прочности по одной из 4 теорий.
Визуализация - деформированная конфигурация и цветовые зоны.
Особенности Design Space - автоматизирован выбор ряда параметров. Так, для тел с отверстиями шаг разбиения по дуге окружности 15 градусов при использовании элементов 1-го порядка и 20..25 градусов при использовании элементов 2-го порядка. При этом ошибка не превышает 15%. Инженер-конструктор, в отличие от эксперта-прочниста, может и не знать этих правил, поэтому они реализованы в самой системе.
Т.обр., для сравнительно несложных задач можно обойтись без привлечения эксперта. В то же время ограниченные возможности Design Space позволяют эффективно использовать его только для предварительных расчетов.
Новые возможности - функция топологической оптимизации изделия (оптимизации формы) [САПР и графика, 2001, № 1]:
пользователь задает требуемое снижение массы детали (процент редукции, например, 30%);
по построенным полям напряжений система определяет наименее нагруженные участки; эти области исключаются из расчетной модели;
выполняется повторный сеанс анализа и построение полей напряжений;
и т.д. до достижения требуемого снижения массы.
В результате получается конструкция, близкая к равнопрочной.
Среди систем российской разработки наиболее известна система ИСПА (Интерактивная система прочностного анализа), среди украинских систем - ЛИРА, используемая для анализа прочности строительных конструкций.
← САПР технологических процессов (Computer-Aided Process Planning, CAPP) | Системы конечноэлементного анализа → |
---|