Программные комплексы и их характеристика

ANSYS – универсальная программная система конечно-элементного анализа в сфере автоматизированных инженерных расчетов. С ее помощью в единой среде на одной и той же конечно-элементной модели возможно моделирование задач механики жидкости и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики, акустики, а также механики связанных полей. Реализовано решение линейных и нелинейных, стационарных и нестационарных пространственных задач, в частности, нестационарных геометрически и физически нелинейных задач контактного взаимодействия элементов конструкций. Существенным достоинством системы является наличие интерактивного режима работы. Это значительно упрощает процедуры создания конечно-элементной модели и оценку результатов (пре- и постпроцессорная обработка). Есть возможность использования интерактивной графики для проверки геометрии модели, заданных свойств материалов и граничных условий перед началом счета и для контроля результатов решения. Моделирование выполнялось в несколько этапов: разработка геометрической модели детали, выбор типа узлов, построение конечно-элементной схемы и подготовка исходных данных; выполнение расчета; обработка результатов расчета [5].

MSC.NASTRAN (Nasa STRuctural ANalysis) – анализ конструкций национального комитета США по аэронавтике и космическим исследованиям – разрабатывается компанией Mac Neal-Schwendler Software – MCS Corporation с 1965 г. MSC.NASTRAN.

MSC Nastran обеспечивает полный набор расчетов, включая расчет напряженно-деформированного состояния, запасов прочности, собственных частот и форм колебаний, анализ устойчивости, исследование установившихся и неустановившихся динамических процессов, решение задач теплопередачи, акустических явлений, нелинейных статических и нелинейных переходных процессов, анализ сложного контактного взаимодействия, расчет критических частот и вибраций роторных машин, анализ частотных характеристик при воздействии случайных нагрузок и импульсного широкополосного воздействия, исследование аэроупругости на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Предусмотрена возможность моделирования практически всех типов материалов, включая композитные и гиперупругие. В состав расширенных функций входит технология суперэлементов (подконструкций), включая продвинутые методы динамических конденсаций, модальный синтез и развитые методы анализа динамики сложных структур на основе суперэлементов и формулировок метода Крейга – Бемптона [6].

Для задач, связанных с высоконелинейными физическими процессами (например, численное моделирование ударных испытаний), ANSYS и NASTRAN, используется специализированный модуль LS-DYNA.

LS-DYNA – многоцелевой конечно-элементный комплекс, разрабатываемый корпорацией LSTC (Livermore Software Technology Corp.) с 1976 г. LS-DYNA является одной из первых компьютерных программ для решения задач нелинейного анализа и является лидером в этой сфере расчетов.

Области применения LS-DYNA:

– линейные и нелинейные задачи динамики;

– задачи теплопроводности;

– контактные задачи;

– квазистатика;

– акустика в реальном масштабе времени;

– анализ развития трещин;

– анализ многодисциплинарных процессов.

LS-DYNA реализует алгоритм явной центрально-разностной схемы решения. Наряду с этим данный пакет имеет возможность решения и неявными методами – разряженных матриц, предопределенных сопряженных градиентов и Ланцоша. Для тепловых задач допускается использование схем Эйлера, Кренка – Николсона, Галеркина, чистой неявной схемы [8].

Программный конечно-элементный комплекс ABAQUS – универсальная система общего назначения, предназначенная как для проведения многоцелевого инженерного многодисциплинарного анализа, так и для научно-исследовательских и учебных целей в разных сферах деятельности [7].

С помощью комплекса ABAQUS можно решать такие сложные задачи, как расчет прочности турбомашин и проектирование двигательных установок; анализировать работу шасси и трансмиссий; определять поведение шин; рассчитывать сварные соединения; проводить анализ аварийных столкновений (краш-тесты); осуществлять тесты на падение; моделировать сверхпластическое формирование и литье металлов; пробивание материала; выполнять расчеты композиционных структур; учитывать контактное взаимодействие большого числа тел и самоконтакт; сейсмические воздействия; взрывные воздействия; проводить расчеты надежности ядерных реакторов; анализ прочности электронных компонентов и т.д. [7].

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что применение современных методов математического моделирования и инженерного анализа позволяет наметить ряд перспективных путей – упрощение технологии и снижение трудоемкости проектирования. Дальнейшие исследования в области математического моделирования и инженерного анализа позволят получать прогнозируемые результаты для реализации широкого спектра технологических вариантов изготовления различных конструкций с максимальной эффективностью, оптимальными характеристиками энергетических и временных затрат.

 

Список литературы

1. ГОСТ Р 41.94–99. Правила ЕЭК ООН № 94. Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты водителя и пассажиров в случае лобового столкновения. М.: Изд-во стандартов, 1999. 60 с.

2. ГОСТ 2.052–2006. Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. М.: Изд-во стандартов, 2006. 45 с.

3. Вахрушев, А. В. Математическое моделирование кузова автомобиля как полиматериальной многокомпонентной структуры / А. В. Вахрушев, С. Н. Зыков // Известия ТулГУ. Технические науки, 2010. № 2-1.

4. Иванов, С. Е. Интеллектуальные программные комплексы для технической и технологической подготовки производства: учеб.-метод. пособие / под ред. Д. Д. Куликова. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. 48 с.

5. Гулаков, С. В. Применение программной системы конечно-элементного анализа ansys для компьютерного моделирования напряженного состояния цилиндрических изделий при воздействии локальным источником нагрева / С. В. Гулаков, С. В. Щербаков // Приазовский государственный технический университет, 2015.

6. Mscsoftware.ru [Сайт]. URL: http://www.mscsoftware.ru/products/msc-nastran (дата обращения: 05.01.2020).

7. Рыжов, С. ABAQUS – многоцелевой конечно-элементный комплекс для инженерного анализа // САПР и Графикарн. 2003. URL: https://sapr.ru/article/6736 (дата обращения: 05.01.2020).

8. Умняшкин, В. А. Инженерный анализ конструкций автомобилей на прочность / В. А. Умняшкин., Н. М. Филькин, С. Н. Зыков: учеб. пособие. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2008. 124 с.

 

 

 

Электронное научное издание

 

 

АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ: ПРОЕКТИРОВАНИЕ,
КОНСТРУИРОВАНИЕ, РАСЧЕТ И ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА
И ПРОИЗВОДСТВА

 

Материалы

IV Всероссийской научно-практической конференции

Ижевск, 24 апреля 2020 г.

 

Технический редактор С. В. Звягинцова

Корректор Я. В. Олина

Верстка Н. В. Паклиной

 

 

Разрешено к использованию 15.09.2020. Объем __ МБ

Уч.-изд. л.5,47. Заказ № 190

 

Издательство ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 426069, Ижевск, Студенческая, 7

  © Андриянов С. М., Никишин В. Н., Куликов А. С., 2020

  © Барыкин А. Ю., 2020

  © Барыкин А. Ю., Мухаметдинов М. М., Тахавиев Р. Х., 2020

  © Бауэр А. В., 2020

  © Винокурова А. Н., Филькин Н. М., 2020

  © Глазырин В. А., Шиляев С. А., Костяев В. И., 2020

  © Дмитриев С. А., Ковырялова О. А., 2020

  © Доломанский Д. К., Астионова Т. В., 2020

  © Кокшаров К. В., Филькин Н. М., 2020

  © Конобеев А. А., 2020

  © Косенко В. В., Искалиев А. И., 2020

  © Мехонин О. Н., Щеткин Р. В., Пугин К. Г., 2020

  © Музафаров Р. С., Филькин Н. М., Музафаров Э. Р., 2020

  © Музафаров Э. Р., Филькин Н. М., 2020

  © Носов А. Н., Чабанов Е. А., 2020

  © Пугин К. Г., Власов Д. В., 2020

  © Пугин К. Г., Власов Д. В., 2020

  © Пугин К. Г., Власов Д. В., Шаякбаров И. Э., 2020

  © Татаркин А. М., 2020

  © Татаркин А. М., 2020

  © Устинов С. О., Винокурова А. Н., 2020

  © Федоров Р. С.; Чабанов Е. А., 2020

  © Филькин Н. М., Зыков С. Н., 2020

  © Чепикова Т. П., Гудкова П. И., Германюк Г. Ю., 2020

  © Яструбинский Ю. А., 2020