книги / Несущая способность конструкций в условиях теплосмен

что позволяет использовать MSC Nastran для автоматической идентификации компьютерной расчетной модели и планирования экспериментов, моделирования систем управления, систем терморегулирования.

MSC Nastran – современная расчетная система. Тесная интеграция MSC Nastran через Patran и SimManager с другими системами высокого уровня (Adams, Fatigue, FlightLoads and Dynamics, Marc, MVision, Dytran, Easy5, SimDesigner, Sofy и др.), а также интеграция с известными системами CAD/CAM84/CAE реализует системный уровень моделирования и междисциплинарного анализа, что позволяет реализовать современные VPD-технологии. Возможно использование макроязыка DMAP для создания собственных пользовательских приложений.

14.5. SolidWorks Simulation

SolidWorks Simulation является частью программного комплекса SolidWorks и позволяет проводить расчеты на прочность и устойчивость конструкций в упругой постановке, выполнять решение контактных задач, усталостные расчеты, тепловые расчеты, определять собственные формы и частоты колебаний, проводить комплексный динамический и кинематический анализ механизмов, определять скорости, ускорения и силовое взаимодействие элементов конструкций, учитывать нелинейные свойства материала, нелинейное нагружение, решать нелинейные контактные задачи, выполнять анализ усталостных напряжений и определение ресурса прочности конструкций и проч.

В SolidWorks Simulation обеспечивается поддержка для 64разрядных операционных систем с доступом ко всей оперативной памяти. Используется многопроцессорность при построении сетки и непосредственно при проведении расчетов.

84 CAM (computer-aided manufacturing) – автоматизированная система для подготовки управляющих программ для станков с числовым программным управлением, включающая как процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные средства.

241

14.6. ANSYS

Универсальная программная система конечно-элементного анализа ANSYS является чрезвычайно популярной у специалистов по CAE-системам. АNSYS служит для решения линейных и нелинейных, стационарных и нестационарных пространственных задач механики деформируемого твердого тела, включая нестационарные геометрически и физически нелинейные задачи контактного взаимодействия элементов конструкций, задач механики жидкости и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики, акустики, а также механики связанных полей. Моделирование и анализ позволяют избежать дорогостоящих и длительных циклов разработки типа «проектирование – изготовление – испытания». Система работает на основе геометрического ядра Parasolid.

Программные модули ANSYS:

Professional – высокоэффективный комбинированный пакет, ориентированный на инженеров среднего звена и предназначенный для решения линейных статических задач прочности, модального анализа, стационарных и нестационарных задач теплофизики, включая теплопроводность, конвекцию и излучение.

Structural – пакет расчетов включает функции прочностного анализа, расчеты линейной прочности, нелинейности (упругость, пластичность, текучесть, расчет элементов на растяжение-сжатие

идр.), решение контактных задач, проведение динамического анализа (гармонический, спектральный, вибрации), моделирование неустановившихся процессов, исследование устойчивости конструкций, анализ механики разрушения изделий из композиционных

иармированных материалов, в том числе с учетом температурных воздействий.

Mechanical – пакет прочностного анализа и теплопроводности является универсальным модулем, позволяющим выполнять большинство линейных и нелинейных задач конечно-элементного анализа; включает в себя все возможности пакета Structural в сочетании с функциями расчета тепловых процессов (стационарный и нестационарный режимы, теплопроводность, радиация, конвекция).

242

LS-DYNA – программа нелинейных расчетов, интегрированная в среду ANSYS, объединяет традиционные методы решения задач, требующих обращения матриц, специализированные контактные алгоритмы, уравнения состояния и методы интегрирования, что позволяет моделировать процессы формования материалов, анализа аварийных столкновений и ударов при конечных деформациях, нелинейного поведения материала при контактном взаимодействии большого числа тел. С использованием LS-DYNA могут быть решены задачи динамического поведения предварительно напряженных конструкций и задачи исследования разгрузки конструкций, подвергнутых большим деформациям.

ICEM CFD – комплексная система генерации расчетных сеток, имеющая прямой интерфейс с различными CAD-системами, включая возможность экспорта конечно-элементной сетки в пакеты гидрогазодинамического и структурного анализа. Позволяет выполнять анализ и исправление ошибок геометрического характера, пре- и постпроцессинг, адаптивную оптимизацию сетки, что позволяет ускорить генерацию качественной сетки на основе любой геометрии.

CFX – программный комплекс, сочетающий уникальные возможности анализа гидрогазодинамических процессов, многофазных потоков, химической кинетики, горения, радиационного теплообмена и многих других. Этот модуль обеспечивает решение задач вычислительной гидрогазодинамики за счет прямого интерфейса к большинству CAD-систем, возможности проводить сопряженный анализ течений и конструкций совместно с ANSYS Multiphysics. Широкий выбор моделей турбулентности позволяет добиться высокой точности результатов при решении различного класса задач.

Workbench – программный продукт, в основе которого лежит объектно-ориентированный подход к инженерному анализу в сочетании с использованием возможностей решателей ANSYS. Эта среда инженерного анализа предоставляет возможность интеграции с CAD-системами. Можно сочетать процесс проектирования в CADпакете с получением достоверных расчетных данных и проведением оптимизации конструкции. Workbench состоит из модулей Design Simulation, Design Modeler, Design Xplorer и FE Modeler.

243

Геометрический моделировщик предназначен для создания геометрических моделей с помощью графических примитивов, операций над ними и их параметрического описания. Построение твердотельной модели в ANSYS возможно как с помощью булевых операций над набором готовых примитивов, так и при помощи последовательного иерархического построения, начиная с опорных точек, линий, сплайнов и так далее – до твердого тела. Это предоставляет широкие возможности для быстрого создания сложных моделей; поддерживается двусторонний обмен данными с большинством CAD-систем, включая чтение нейтральных геометрических форма-

тов IGES, SAT, STEP и др.

244

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Внастоящем учебном пособии очень кратко рассмотрены важные и сложные вопросы инженерного анализа прочностных характеристик строительных и дорожных машин. Это дает лишь предварительное и приближенное представление о возможностях современных методов анализа механического состояния как отдельных элементов, узлов и деталей, так и сложных механизмов и агрегатов.

Внастоящее время учеными Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермского государственного национального исследовательского университета, Института механики сплошных сред Российской академии наук и других научных организаций выполнены многочисленные исследования поведения конструкций из металлических, керамических, деревянных, полимерных и других материалов, работающих в условиях нестационарных температурных, химических и электромагнитных воздействий. Изучаются ламинарные и турбулентные движения жидкостей и газов в каналах сложной формы в условиях невесомости и при повышенных температурах и давлениях. Выполняется вычислительное моделирование экономических и социальных процессов в обществе, ставятся и решаются задачи оптимизации свойств объектов и показателей технологических процессов.

Одним из основных инструментов выпускника технического вуза, национального исследовательского университета – магистра, инженера-исследователя, научного работника – является компьютер

ипрограммное обеспечение для него. Освоить использование этих инструментов он обязан в совершенстве, то есть знать современные методы решения задач инженерного анализа, владеть навыками анализа числовой информации, знать возможности ЭВМ, основы технологии создания математических моделей. Все это является одним из ключевых этапов в подготовке специалиста, способного в полной мере использовать возможности вычислительной техники в области своей профессиональной деятельности.

245

Использование в учебном процессе политехнического университета современных способов решения практически важных прикладных задач позволяет целенаправленно сформировать в сознании будущего специалиста представление о том, что вычислительная техника является мощным универсальным инструментом инженера, магистра, ученого, многократно усиливающим интеллектуальный и творческий потенциал исследователя.

Последовательное и детальное изучение научных основ современных методов научного исследования, способов решения актуальных прикладных инженерных задач является неотъемлемой частью процесса формирования инновационной составляющей системы теоретических знаний и практических навыков выпускника современного национального исследовательского университета.

246

Еинтеграл обыкновенного дифференциального уравнения, 171

248