 |
В случае некорректного задания исходных данных, программа предупредит пользователя о невозможности расчета и сообщит, по какой именно причине расчет не может быть выполнен.
|
|
|
|
23. Универсальные ПК – ANSYS.
Ответ:
24. 6.1 ANSYS
25. Программный комплекс ANSYS – универсальная программная система конечно-элементного (МКЭ) анализа, существующая и развивающаяся на протяжении последних 30 лет, является довольно популярной у специалистов в области компьютерного инжиниринга (CAE, Computer-Aided Engineering) и КЭ решения линейных и нелинейных, стационарных и нестационарных пространственных задач механики деформируемого твёрдого тела и механики конструкций (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 в некоторых областях промышленности позволяет избежать дорогостоящих и длительных циклов разработки типа «проектирование — изготовление — испытания». Система работает на основе геометрического ядра Parasolid. Подразделяется на несколько модулей для отдельных видов промышленности и отраслей.
26. Multiphysics (междисциплинарный анализ и анализ в одной физической области: анализ прочности, тепловой анализ, анализ динамики жидкостей и газов, электромагнитный анализ).
27. Mechanical (это пакет прочностного анализа и тепла (за исключением функций расчета гидрогазодинамики и электромагнетизма) является наиболее универсальным модулем, позволяющим выполнять большинство линейных и нелинейных задач конечно-элементного анализа).
28. ANSYS CFX (программный комплекс, сочетающий уникальные возможности анализа гидрогазодинамических процессов, многофазных потоков, химической кинетики, горения, радиационного теплообмена и многих других).
|
|
|
29. ANSYS CFD (это основные продукты для задач гидрогазодинамики общего назначения).
30. Structural (позволяет проводить практически любые статические и динамические расчеты как в линейной, так и в нелинейной (физической/геометрической) постановке).
31. Professional (высокоэффективный комбинированный пакет, предназначен для расчета линейных статических задач прочности, модального анализа, стационарных и нестационарных задач теплофизики, включая теплопроводность, конвекцию и излучение. ANSYS Professional ориентирован на инженеров среднего звена).
32. LS-DYNA (поддерживает двумерные и трехмерные явные конечные элементы, свойства, полный набор контактов для одиночной поверхности, поверхность-поверхность, поверхность-узел, и позволяет автоматически создавать контакты на поверхностях).
33. ANSYS Meshing (позволят генерировать сеточные модели для разных типов анализа).
34. ANSYS ICEM CFD (данный модуль включает в себя широкий набор методов создания различных типов сеточных моделей).
35. Workbench (является основным инструментом, на котором базируется концепция «Проектирование изделий на основании результатов инженерных расчетов»).
36. DesignSpace (позволяет проводить статические прочностные, тепловые, динамические расчеты, оптимизацию по весу, находить формы колебаний для различных конструкций).
37. ANSYS Vista TF (технология создана для расширения набора возможностей по созданию геометрии и анализа турбомашин).
38. DesignXplorer (позволяет осуществлять управление параметрами для прогнозирования влияния параметрических или геометрических изменений на поведение конструкции).
39. ANSYS DesignModeler (позволяет создавать, параметризировать геометрию на основе двумерных эскизов или встроенных примитивов, а также выполнять последующие операции редактирования).
40. Fatigue (присутствует широкий набор возможностей для выполнения анализа «напряжение-срок службы», «деформации-срок службы», для анализа многоосевых нагрузок, сварочных швов, а также виртуальный вибрационный стенд).
|
|
|
41. ANSYS BladeModeler (специализированный инструмент для быстрой трехмерной разработки компонентов вращающихся машин).
42. TurboGrid (специализированный сеточный генератор, предназначенный для работы с геометрией лопаток турбомашин).
43. CivilFEM (набор инструментов для выполнения инженерных расчетов в промышленном и гражданском строительстве (ПГС), использующий метод конечных элементов).
44. AUTODYN (передовой аналитический инструмент для решения задач в явной постановке, для моделирования сложной нелинейной динамики твердых тел, жидкостей, газов и их взаимодействия).
45. ANSYS EKM (формирует централизованное хранилище, которое позволяет хранить и управлять данными и процессами).
46. nCode DesignLife (программа помогает разработчикам создать изделие, которое не разрушится во время эксплуатации, что позволит избежать затрат на исполнение гарантийных обязательств).
47. ANSYS Composite PrepPost (программный модуль, включающий в себя весь функционал, необходимый для анализа многослойных композиционных структур. Интуитивно понятный интерфейс позволяет легко определять материалы, слои и последовательности укладки.
48. Программный продукт ANSYS/CivilFEM Multidiscipline
49. ANSYS / CivilFEM Multidiscipline – дальнейшее развитие линейки программных продуктов ANSYS / CivilFEM. В настоящее время базовый модуль и все специализированные модули включены в единый расчетный комплекс. Назначение и описание основных модулей новой программы остается прежним. Используется дружественный и удобный графический интерфейс; схожий стиль ввода исходных данных и выдаваемых результатов, что упрощает решение сложных задач в области строительства. Библиотека материалов, сортаменты металлических профилей, и т.д., включены в эту программу, чтобы сделать проще генерацию модели. Свойства материалов приведены в CivilFEM с учетом зависимости от времени, это и позволяет определять истинные соотношения «напряжение-деформация». Пользователь может создать и сохранить свои собственные материалы и сечения профилей в соответствующих библиотеках.
INTRO
51. Комбинация программ ANSYS / CivilFEM INTRO позволяет выполнять сейсмические расчеты, расчет нелинейной потери продольной устойчивости, проверку и проектирование железобетонных и металлических профилей, расчеты в области механики грунтов, гидротехнических сооружений и т.д., наглядно снижая время, необходимое для проектирования и расчетов, в той же мере, как и увеличивая качество проектов и эффективность новых строительных методик.
|
|
|
Мосты и нелинейности
53. Модуль «Мосты и нелинейности» позволяет выполнять генерацию геометрии поперечного сечения из библиотеки, вида моста в плане и вертикальных разрезов, используя линии, круги, переходные кривые (клотоиды) и параболы, также, как генерацию твердотельных и конечно-элементных моделей, используя элементы в виде балок и твердотельные элементы. Кроме того, этот модуль допускает автоматическое определение линейных и поверхностных подвижных нагрузок на конструкции и генерацию поверхностных нагрузок. Модуль «Мосты и нелинейности» обеспечивает введение предварительно-напряженных тросов в анализ при определении их возможной прокладки по всему мосту. Также этот модуль допускает автоматическое моделирование процессов в конструкциях, соответствующее наиболее используемым процедурам в проектировании конструкций мостов. Кроме этого, модуль также решает нелинейные проблемы, делая ANSYS более эффективным. Рассматриваются нелинейные соотношения "напряжение-деформация" материалов при учете изменений в параметрах поперечных сечений во время поочередных итерационных вычислений. Кроме расчета балок в рамках нелинейного анализа, модуль Мосты и нелинейности включает возможность, которая позволяет выполнить моделирование последовательных процессов в поперечных сечениях конструкции.
Геотехнический модуль
55. Геотехнический модуль (Geotechnical Module) программы ANSYS / CivilFEM был создан с целью получить инструмент, позволяющий инженерам решать большинство типовых двумерных и трехмерных задач механики грунтов на основе элементов Beam, Shell и Solid. Данный модуль позволяет учитывать начальное напряженное состояние грунтов основания или массива грунта при известной топографии строительной площадки и напластования грунтов. Области применения геотехнического модуля: расчет тоннелей, дамб и плотин, сваи, геотехни-ческие и геологические задачи, усиленные грун-ты, подкрепленные стен-ки и многое другое. Геотехнический модуль позволяет осуществлять расчет устойчивости склонов и откосов, при-меняя результаты расче-та методом конечных элементов, или класс-сическими методами потери устойчивости склонов таковыми. Геотехнический модуль позволяет создавать слоистые напластования грунтов, моделируя их с помощью конечных элементов.
|
|
|
Преднапряженный бетон
57. Преднапряженный бетон (Advanced Prestressed Concrete) – модуль программного комплекса расчетов МКЭ ANSYS / CivilFEM позволяет пользователям создавать все типы предварительно нагруженных бетонных конструкций. Он содержит различные инструменты, которые учитывают все особенности поведения таких конструкций при выполнении различных анализов и процедур проектирования.
58. Этот модуль включает графический 3D геометрический редактор напрягаемой арматуры. Этот редактор позволяет определить и/или изменить вид напрягаемой арматуры и в плане и на вертикальном разрезе в интерактивной и графической форме. Используя этот редактор, можно упростить генерацию, изменение, копирование, удаление и назначение любой напрягаемой арматуры для конечно-элементной модели. В то же время, из редактора напрягаемой арматуры программа автоматически вычисляет мгновенные (первые) и длительные (вторые) потери преднапряжения и последовательное распределение напряжений в каждом элементе напрягаемой арматуры. Кроме того, этот модуль позволяет учесть действие предварительного напряжения при проверке и проектировании конструкций из преднапряженного бетона. Возможности расчета предварительного напряжения ориентированы на расчет мостов, преднапряженных балок, плит, силосов и т.д.
CivilFEM NPP
CivilFEM with ANSYS Nuclear Power Plant – Набор инструментов программного комп-лекса CivilFEM with ANSYS для решения различных задач в атомной промышлен-ности. Обеспечивает надежное, быстрое и авторитетное решение сложных бетонных армированных кон-струкций на основе широкой библиотеки различных стандартов строительства и норм, принятых в атомной промышленности.
24. Универсальные ПК – NASTRAN.
Ответ:
25. 6.2 NASTRAN
26. Пакет программ NASTRAN (NA SA STR uctural AN alysis) разработан в 1972 г. Программы семейства NASTRAN являются универсальными программами анализа. В универсальных программах наиболее полно разработаны различные виды инженерного анализа, включая:
|
|
|
27. статический и динамический анализ;
28. анализ устойчивости;
29. нелинейный температурный анализ (в том числе с учетом процесса фазового перехода или химических реакций);
30. спектральный анализ.
31. Многоцелевая направленность этих программ дает возможность применять их для решения таких смешанных задач, как:
32. анализ прочности при тепловом и механическом нагружении;
33. влияние магнитных полей на прочность конструкции.
34. Программы позволяют учитывать разнообразные конструктивные нелинейности, наличие больших деформаций, получать решение задач гидроаэродинамики и др.
35. Как правило, в универсальные программы анализа включены собственные средства (предпроцессорные модули) построения геометрической, конечно-элементной и расчетной модели.
36. Все универсальные программы анализа имеют стандартные форматы обмена графической информацией с CAD пакетами. При необходимости геометрическая модель проектируемого изделия может быть предварительно создана на этапе конструирования в CAD-системе.
Пред/постпроцессором семейства программ NX Nastran могут быть Femap, Unigraphics NX, I Deas NX компании Siemens PLM Software.
37. Предпроцессор и постпроцессор универсальных программ объединены в виде отдельного программного модуля, который имеет возможность автоматизированного подключения внешних решателей или процессоров.
NX Nastran обеспечивает полный набор расчетов, включая:
38. расчет напряженно - деформированного состояния;
39. расчет собственных частот и форм колебаний;
40. анализ устойчивости;
41. решение задач теплопередачи;
42. исследование установившихся и неустановившихся процессов,;
43. нелинейных статических процессов;
44. нелинейных динамических переходных процессов;
45. расчет собственных частот и форм колебаний;
46. анализ частотных характеристик при воздействии случайных нагрузок;
47. спектральный анализ;
48. линейная статика;
49. линейная статика незакрепленных тел;
50. расчет частот собственных колебаний;
51. анализ устойчивости конструкции в линейной постановке;
52. анализ чувствительности характеристик объекта (в том числе частот собственных колебаний и параметров устойчивости) к конструктивным изменениям;
53. проверка корректности расчетной модели.
54.
| 55. Тип решателя в NX Nastran 5 | 56. Тип анализа |
| 57. Static | 58. Статический анализ в линейной постановке |
| 59. Normal Modes | 60. Расчет собственных частот |
| 61. Buckling | 62. Устойчивость |
| 63. Transient Dinamic/Time Response | 64. Расчет динамических откликов как функций времени (прямой метод) |
| 65. Frequency/Harmonic Response | 66. Расчет динамических откликов в частотной области |
| 67. Response Spectrum | 68. Расчет динамических откликов (метод суперпозиции форм колебаний) |
| 69. Random Response | 70. Расчет динамических откликов при воздействии случайных динамических нагрузок |
| 71. Nonlinear Statics | 72. Статический анализ в нелинейной постановке |
| 73. Advanced Nonlinear Statics | 74. Усовершенствованный нелинейный статический анализ |
| 75. Nonlinear Transient Response | 76. Нелинейный динамический анализ |
| 77. Advanced Nonlinear Transient | 78. Усовершенствованный нелинейный динамический анализ |
| 79. Advansed Nonlinear Explicit | 80. Программа высоконелинейных расчетов |
| 81. Design Optimization | 82. Оптимизация конструкций |
| 83. Steady-State Heat Transfer | 84. Анализ теплопередачи в стационарной постановке (МКЭ) |
| 85. Transient Heat Transfer | 86. Анализ теплопередачи в нестационарной постановке (МКЭ) |
87.
88.
89. MSC Nastran включает специальные элементы для моделирования точечной и шовной сварки, болтовых и заклепочных соединений, набор жестких элементов различных типов и многое другое. Макроязык DMAP позволяет пользователям создавать свои специальные модули, приложения и включать их в MSC Nastran, создавая совершенно новые собственные решения на мощной математической базе MSC Nastran.
MSC Nastran располагает эффективным аппаратом автоматической оптимизации конструкций. Оптимизацию можно проводить для задач статики, устойчивости, установившихся и неустановившихся динамических процессов, собственных частот и форм колебаний. Оптимизация проводится на основе выбранных типов расчета путем вариации параметров формы, размеров и свойств конструкции. Благодаря своей эффективности, алгоритмы оптимизации обрабатывают неограниченное число проектных параметров и ограничений. Вес, напряжения, перемещения, собственные частоты и многие другие характеристики могут рассматриваться в качестве целевых функций проекта.
90. В этом случае их можно минимизировать или максимизировать в качестве ограничений. Алгоритмы анализа чувствительности позволяют исследовать влияние различных параметров на поведение целевой функции и управлять процессом поиска оптимального решения.
MSC Nastran включает уникальную функцию оптимизации конструкции с неограниченными изменениями ее геометрической формы (изменение геометрической топологии объекта) при минимизации веса и удовлетворении граничным условиям по прочности. Данная функция позволяет использовать MSC Nastran для автоматического проектирования силовых схем конструкций, когда на основе объемной массивной заготовки MSC Nastran автоматически создает оптимальную ажурную конструкцию, максимально удовлетворяющую заданным условиям.
Широкие возможности оптимизации позволяют использовать MSC Nastran для автоматической идентификации компьютерной расчетной модели и эксперимента. Целевая функция определяется в виде минимизации рассогласования результатов расчета и эксперимента, варьируемыми параметрами выбираются наименее достоверные расчетные параметры конструкции. Как результат оптимизации, MSC Nastran выдает новую компьютерную модель, полностью соответствующую экспериментальному образцу. MSC Nastran – единственная из конечно-элементных программ, способная делать это автоматически.
25. Универсальные ПК – COSMOS.
Ответ:
26. 6.3 COSMOS
27. Разработчиком ПО является американская программа Structural Research & Analysis Corporation, которая постоянно совершенствует серию. Упрощенно структуру программных продуктов серии можно представить в виде двух деревьев. Первое дерево представляет собой совокупность модулей, определяющих функциональность программы COSMOS/M. Эта программа появилась раньше других пакетов своей серии и первой среди программ этого уровня могла использоваться на компьютерах настольного исполнения (учитывая достаточно ограниченные ресурсы первых персональных компьютеров, отдадим должное экономичности и эффективности программного кода). Универсальность пакета определяется единой методологией получения решений для широчайшего спектра задач математической физики. В компетенции COSMOS/M:
28. – задачи механики деформирования твердого тела – статика, динамика и устойчивость элементов конструкции;
29. – задачи механики деформирования твердого тела – в линейной и нелинейной постановках с учетом временного фактора;
30. – усталостная прочность;
31. – тепловые процессы – стационарные и нестационарные, с разнообразными краевыми условиями;
32. – задачи низкочастотного и высокочастотного электромагнетизма, газовой динамики, сопряженные задачи;
33. – многокритериальная оптимизация конструкции.
34. В основе всех алгоритмов лежит метод конечных элементов (МКЭ).
35.
36. 
37. Центральным модулем пакета COSMOS/M является GEOSTAR. Это своеобразный центр управления, включающий в себя:
38. – трехмерный графический CAD-подобный построитель;
39. – препроцессор, позволяющий:
40. – создать конечно-элементную сетку для модели;
41. – оформить расчетную схему;
42. – определить параметры вычислительного процесса;
43. – запустить соответствующий вычислительный модуль.
44. – постпроцессор, позволяющий представить результаты расчета в удобном для анализа виде.
45. Предлагаемые пользователю готовые связки модулей, как правило, полностью отвечают его потребностям – если же это не так, пользователь может сформировать пакет модулей самостоятельно. Единственный модуль, который будет входить в состав любой связки – GEOSTAR.
46.
47.
48.
49. С точки зрения функциональности COSMOS/M представляет собой замкнутую систему. Исключительно средствами COSMOS/M пользователь реализует всю ведущую к решению поставленной задачи технологическую цепочку: создает геометрическую модель, разбивает ее на конечные элементы, определяет все параметры модели, проводит требуемый анализ и получает в необходимом виде результаты.
50. Другие представители семейства COSMOS: COSMOS/DesignSTAR и COSMOS/Works (см. второе дерево) – программы нового поколения с постоянно расширяющейся функциональностью. Одна из существенных особенностей этих пакетов – современный интуитивно понятный интерфейс (во многом сходный) и стандартная последовательность действий для всех видов анализа. Контекстно-зависимые меню и возможность работать в любой (в том числе смешанной) системе единиц еще больше упрощает взаимодействие пользователя с программой.
51. Хотя в формулировках метода конечных элементов существует большое разнообразие, процедура решения задач этим методом достаточно универсальна и включает следующие этапы:
52. Физическая область задачи делится на подобласти или конечные элементы.
53. Зависимая переменная (одна или несколько) аппроксимируется функцией специального вида на каждом конечном элементе и, следовательно, во всей области. Параметры этих аппроксимаций впоследствии становятся неизвестными параметрами задачи.
54. Подстановка аппроксимаций в определяющие уравнения (или эквивалентные им) дает систему уравнений с неизвестными параметрами. Решая уравнение, можно определить значения этих параметров и, следовательно, получить приближенное решение задачи.
55. Вместо определяющих уравнений часто используют классический вариационный подход. Несколько позднее появились другие варианты МКЭ на основе метода Галеркина, метода наименьших квадратов и др. Особое преимущество метода конечных элементов заключено в удобстве формирования уравнений и возможности представления совершенно нерегулярных и сложных конструкций и условий нагружения.
56. Метод конечных элементов впервые был применен в инженерных приложениях для решения задач строительной механики, но затем было установлено, что сфера его возможного использования значительно шире. В дальнейшем метод развивался весьма интенсивно и сейчас широко применяется во многих научных и инженерных приложениях.
57. Разнообразны возможности представления результатов анализа. Можно строить произвольно ориентированные сечения (плоские, цилиндрические, шаровые, а также изоповерхности), воспользоваться средствами анимации. Удобное средство – пробник – позволяет более точно определить значения рассчитанных величин в выбранных точках. Размерность решаемой задачи (количество узлов и конечных элементов) неограничена: все определяется ресурсами вычислительной системы.
58. COSMOS/DesignSTAR и COSMOS/Works активно развиваются, причем лидер по функционалу постоянно меняется. На сегодня лидирует COSMOS/DesignSTAR 3.0, в перечень задач которого входят: 1. Линейная статика для отдельных деталей и сборок – трехмерных объемных тел и оболочек. Учет контактного взаимодействия с трением и без трения.
59. 2. Определение резонансных частот и соответствующих форм колебаний.
60. 3. Определение критических нагрузок и форм потери устойчивости.
61. 4. Тепловые задачи – стационарные и нестационарные задачи.
62. 5. Динамика жидкостей и газов.
63. 6. Нелинейные задачи деформирования твердого тела (12 – моделей анизотропность, пластичность, ползучесть, гиперупругость).
64. 7. Низкочастотные электромагнитные явления.
|
|
|
