Распределение влияния компаний-разработчиков на рынок САПР

 

 

 

Распределение влияния участников рынка систем автоматизированной подготовки производства

 

 

Система NX CAE.

NX CAE — набор средств инженерного анализа от компании Siemens PLM Software. Вся работа с CAE приложениями осуществляется через интерфейс пре-постпроцессора NX Advanced FEM, к которому подключаются требуемые расчетные модули. В сентябре 2012 года вышла версия NX 8.5, вместе с которой обновились и CAE решения.

К основным расчетным модулям NX относят NX Nastran, NX Thermal и NX Flow.

NX Nastran

NX Nastran — инструмент для проведения компьютерного инженерного анализа (CAE) проектируемых изделий методом конечных элементов (МКЭ) от компании Siemens PLM Software. NX Nastran вместе с дополнительными решателями предназначен для решения как статических, так и динамических линейных и нелинейных задач инженерного анализа^[2].

В 1964 г. национальное агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) для поддержки проектов, связанных с космическими исследованиями и, в частности, для проведения анализа и проектирования средства выведения ракеты носителя «Сатурн V», — ставит задачу разработки программного пакета для проведения конечно-элементного анализа изделий. Выпуск первой коммерческой версии пакета программ NASTRAN (NASA STRuctural ANalysis) состоялся в 1972 году. Одной из компаний, участвовавших в разработке, была MSC (MacNeal-Schwendler Corporation). В 2003 году компания UGS приобрела исходный код программы у MSC.Software, среду и права для дальнейшей разработки и предложения решения на рынке. Современное решение от компании Siemens PLM Software — решатель NX Nastran.^[3][4][5].

Описание

Решатель NX Nastran обеспечивает выполнение полного набора инженерных расчетов, включая расчет напряженно-деформированного состояния, собственных частот и форм колебаний, анализ устойчивости, решение задач теплопередачи, исследование установившихся и неустановившихся процессов, нелинейных статических процессов, нелинейных динамических переходных процессов, анализ частотных характеристик, отклика на динамические и случайные воздействия.

Решатель NX Nastran доступен совместно с инженерными системами для подготовки расчетных моделей NX и Femap или в виде самостоятельного приложения, используемого на специально выделенных CAE серверах или высокопроизводительных вычислительных кластерах с любыми совместимыми инструментами пре-/постпроцессорной обработки NX Nastran^[6].

Система NX Nastran распространена в таких областях промышленности, как аэрокосмическая^[7][8], автомобильная, судостроение, тяжелое машиностроение, медицина и товары народного потребления, обеспечивая анализ напряжений, вибраций, долговечности, передачи тепла, шума/акустики и аэроупругости. Система обеспечивает высокую степень интеграции с большим числом CAE приложений.

Пакет средств разработки NX Nastran SDK предоставляет пользователям программы инструменты разработки, предназначенные для упрощения использования возможностей NX Nastran в собственных клиентских и отраслевых инструментах^[9].

В декабре 2008 г. Siemens PLM Software сообщила о том, что с помощью NX Nastran специалистам компании удалось решить сложнейшую статическую линейную пространственную задачу механики деформируемого твердого тела (МДТТ) для крыла самолета, находящегося под действием изгибающих нагрузок. Для КЭ решения задачи была разработана полномасштабная пространственная КЭ модель, которая содержала ~ 98 млн оболочечных и ~ 49 млн пространственных конечных элементов. Общее число уравнений — ~ 500 млн уравнений. Время КЭ расчета составило менее 18-ти часов на 8-ми ядерном сервере IBM Power 570.

NX Thermal

NX Thermal/NX Advanced Thermal — специализированный расчетный модуль, основанный на разрабатываемом компанией MAYA HTT с 1983 года коде TMG-Thermal, семейства NX Advanced Simulation, предназначенный для решения широкого круга тепловых задач.
При решении могут быть учтены все механизмы теплообмена: теплопроводность, излучение, конвекция. Особенностью решателя является наличие инструментов создания так называемых тепловых связей — упрощенных методик описания тех или иных тепловых процессов. Версия NX Advanced Thermal является расширением модуля NX Thermal и содержит дополнительные инструменты и возможности (параллельные вычисления, пользовательское программирование, расширенные термооптические свойства материалов, тепловой унос вещества и др.) наряду с всем функционалом версии NX Thermal.

На основе модуля NX Advanced Thermal разработан специализированный отраслевой инструмент для расчета теплового состояния космических аппаратов — NX Space Systems Thermal.

NX Flow

NX Flow/NX Advanced Flow — специализированный модуль для численного моделирования процессов гидрогазодинамики и тепломассообмена на основе решения уравнений Навье-Стокса в стационарной и нестационарной постановках, базирующийся на решении TMG-Flow компании MAYA HTT. NX Flow/NX Advanced Flow позволяет учесть широкий круг физических процессов: сжимаемость, турбулентность, массовые силы, теплообмен, многофазность и пр.

Для моделирования турбулентных течений предоставляет следующие модели: фиксированной вязкости, пути смешения, k-e, k-omega, sst, LES. Данный модуль может работать как со стандартным для всех NX CAE сеточным построителем, так и со специализированным решением, адаптированным к задачам вычислительной газодинамики.

Для ускорения вычислений реализованы алгоритмы параллельной обработки задач.

Между модулями NX Flow и NX Thermal имеется бесшовная связь на уровне постановки задачи и обмена данными в процессе расчета. Интеграция позволяет совместно решать задачи течения жидкости или газа в трехмерной и одномерной постановках (1D-3D).

 

Система NX позволяет:

 

- численное моделирование и визуализация результатов

Сокращение временных затрат на подготовку расчетной модели и возможность выделения дополнительного времени на оценку результатов. Быстрый переход от данных геометрии из разных CAD-систем к комплексной расчетной модели, готовой к выполнению, с помощью уникальных инструментов для следующих операций:

• Изменение геометрии инженерного анализа
• Комплексное создание расчетных сеток
• Управление КЭ сборками
• Мульти-CAE интерфейсы
• Составление отчетов и постобработка результатов численного анализа

- Анализ прочности

Точное моделирование широкого разнообразия проблем анализа прочности, включая:

• Линейный и нелинейный анализ
• Динамика
• Прочность
• Шум, вибрация и жесткость (NVH)
• Композитные материалы

- температурный анализ

 

Оценка температурных характеристик изделий с использованием лучших в своем классе возможностей температурного анализа:

• Теплопроводность
• Конвекция
• Комплексный расчет теплообмена
• Излучение
• Температурное моделирование

- Моделирование потоков

 

Оценка температурных характеристик изделий с использованием лучших в своем классе возможностей температурного анализа:

• Сжимаемое течение
• Несжимаемое течение
• Одномерные жидкостные сети
• Неньютоновские жидкости
• CFD-моделирование

 

- Инженерная оптимизация

Снижение массы компонентов или подбор верного сочетания параметров для улучшения производительности изделия с помощью всеобъемлющих возможностей оптимизации, таких как:

• Оптимизация геометрии
• Оптимизация КЭ-параметров

- Анализ кинематики

 

Получение более точных сведений о производительности изделия путем использования фактической геометрии САПР для выполнения моделирования динамики твердых тел, включая следующие возможности:

• Твердые тела
• Податливые тела
• Проверка столкновений
• Совместное моделирование с системами управления

Наладка обработки рабочих процессов анализа мультифизики в единой интегрированной среде, что снижает количество ошибок и повышает производительность в следующих отношениях:

• Тепловые нагрузки
• Жидкостно-термический анализ
• Структурно-акустический анализ
• Кинематически-структурный анализ

- Данные моделирования и управление процессом

Обеспечение актуальности расчетных моделей в соответствии с последними разработками и автоматизация стандартизованных методов анализа для повышения точности и производительности с помощью следующих возможностей:

• Интеграция с Teamcenter
• Автоматизация и сохранение процессов инженерного анализа
• Отслеживание требований по производительности

- Проектирование на основе моделирования

Предоставление проектировщикам возможности быстрой проверки и повторения своих разработок с использованием той же проверенной технологии моделирования. Настройка интерфейса пользователя и использование масштабируемых решений в соответствии с различными уровнями навыков.

• Настраиваемый пользовательский интерфейс
• Автоматизация инженерного анализа
• Проверки конструкций
• Проверка столкновений

Этапы работы с САЕ

· Предварительная обработка — определение характеристик модели и факторов внешней среды, которые будут на нее воздействовать;

· Анализ и принятие решения;

· Обработка результатов.

 

Отрасли применения

Наибольшей популярностью САЕ пользуются в следующих отраслях производства: машиностроение и станкостроение, оборонная и аэрокосмическая промышленность, энергетика, судостроение, производство полупроводников, телекоммуникации, химическая, фармацевтическая и медицинская промышленность, строительство, производство систем отопления, кондиционирования, вентиляции.