SimXpert Интегрированная среда автоматизации сквозного многодисциплинарного моделирования и инженерного анализ

SimXpert – пре- и постпроцессор нового поколения для решателей MSC Nastran, Adams, LS-DYNA и EASY5. Наряду с развитыми возможностями по подготовке расчетных моделей и анализу результатов, SimXpert является программной средой, предназначенной для автоматизации процессов проектирования путем фиксации и многократного повторного использования знаний по процессам моделирования, анализа, обработки результатов расчетов. Система предназначена в первую очередь, для высококвалифицированных инженеров – экспертов, которые, обладая огромным опытом, знаниями, могут выступать в роли специалистов-методистов, формализующих в SimXpert методики решения инженерных задач. После того, как такая методика отработана специалистом-методистом, она становится доступной соответствующим специалистам с меньшей квалификацией, которые выполняют процессы инженерного анализа быстрее и с большей достоверностью результатов.

Как пре- и постпроцессор SimXpert включает в себя набор полнофункциональных настроек программной среды – workspace ("рабочее пространство"), нацеленных на решение задач в определенной области знаний.

• линейный и нелинейный, статический и динамический анализ конструкции,
• расчет собственных форм и частот колебаний конструкции,
• анализ потери устойчивости,
• частотный отклик,
• анализ переходных процессов,
• двумерный и трехмерный контакт жестких и упругих тел,
• развитые средства по моделированию геометрии,
• автоматизированные средства адаптации геометрических данных для нужд анализа конструкции,
• средства генерации, редактирования, в том числе "морфинга" конечноэлементной (КЭ) сетки.

В качестве решателя используется новый многодисциплинарный решатель MSC Nastran – система, комбинирующая лучшие в своем классе системы компьютерного инженерного анализа, включая как сам MSC Nastran, так и Marc, Dytran, LS-DYNA и Sinda в одну полностью интегрированную суперсистему для проведения многодисциплинарного моделирования в масштабах предприятия.

• моделирование работы машин и механизмов с учетом кинематических и силовых связей (закреплений, жестких и упругих соединений, пружин, демпферов и т.д.),
• моделирование жестких и упругих тел на базе интеграции с MSC Nastran,
• выполнение статического, квазистатического и динамического расчета.

С помощью Motion Workspace можно быстро создать полностью параметризованную модель изделия, строя ее непосредственно в препроцессоре или импортируя из наиболее распространенных CAD-систем.

Задав связи компонентов модели, приложив нагрузки, определив параметры кинематического воздействия и запустив расчет можно получить данные, полностью идентичные результатам натурных испытаний системы. Таким образом, представление о работе изделия появляется ещё до начала раскроя металла или отливки пластика для изготовления опытного образца; в качестве решателя используется Adams.

Полный тепловой анализ конечноэлементной модели (КЭМ) - расчет процессов теплопередачи, теплопроводности, естественной и вынужденной конвекции, излучения, а также выполнение связанного теплопрочностного анализа и т.д.

В качестве решателя используется MSC Nastran.

Поддерживается построение тепловых емкостно-резистривных сетей (RCNetwork), в среде доступен весь арсенал инструментов, необходимых для использования технологий продвинутого теплового решателя Sinda, интегрированных в MSC Nastran.

• оценка безопасности конструкции - решение задач анализа конструкции явным методом с учетом существенно нелинейных факторов,
• моделирование столкновений конструкции с объектами окружающей среды – crash- и drop-тесты,
• манипулирование и позиционирование виртуального манекена пассажира и пешехода,
• моделирование срабатывания ремня безопасности, подушки безопасности.

В Crash Workspace качестве решателя используется LS-DYNA. В Explicit Workspace используется решатель MSC Nastran SOL 700.

Systems & Controls Workspace предоставляет возможности для моделирования широкого круга сложных технических систем и устройств: цифровых и аналоговых систем управления, гидроприводов, трансмиссий, двигателей внутреннего сгорания, пневматических, механических, электрических устройств, систем кондиционирования, управления аэродинамическими поверхностями, систем впрыска топлива, и т.д. В результате моделирования в Systems & Controls указанные системы включаются в модели созданные в SimXpert Structures, Thermal и Motion Workspace с целью проведения всесторонних исследований функционирования изделий на различных режимах работы и в различных условиях эксплуатации. При этом моделируется конструкция машин, механизмов, приборов и других технических объектов в совместной работе с системами управления, гидравлическими, пневматическими, электрическими системами и т. д.

Инструментарий рабочего пространства Systems & Controls включает большое количество готовых математических моделей в виде отдельных функциональных блоков (сумматоров, делителей, фильтров, интеграторов, клапанов, двигателей, теплообменников, редукторов, муфт сцепления и др.). Также пользователь имеет возможность создавать собственные функциональные блоки, описанные на программных языках высокого уровня C++ или Fortran.

Пользователь в среде SimXpert Systems & Controls, работающий в конкретной области техники, соединяет эти “устройства”, моделируя изделие на уровне функциональных блоков, и оптимизирует параметры разрабатываемых систем изделия.

В состав Systems & Controls workspace входят библиотеки компонентов для многодисциплинарного анализа, включая специализированные наборы для аэрокосмической, автомобильной и других отраслей промышленности:

• Aerospace Vehicle – специализированная библиотека компонентов для моделирования авиационных систем;
• Gas Dynamics – библиотека компонентов, включающих расчётные модели, учитывающие сжимаемость газа;
• General Purpose – библиотека компонентов общего назначения;
• Basic Hydraulic – библиотека компонентов для моделирования гидромеханических систем;
• Thermal Hydraulic – расширенная библиотека компонентов для моделирования гидромеханических систем с учетом температур;
• Interface – библиотека компонентов для моделирования взаимодействия с SimXpert Motion Workspace и Mathlab Simulink;
• Interactive Simulation – библиотека компонентов для интерактивного взаимодействия с пользователем, средства динамической визуализации результатов анализа;
• Multiphase Fluid – библиотека компонентов устройств, основанных на фазовых превращениях.

На базе перечисленных возможностей Systems & Controls workspace, в интеграции с другими рабочими пространствами SimXpert, создаются полные функциональные модели самолетов, автомобилей, танков, экскаваторов, приборов и т.д. и исследуется их работа при выполнении различных задач и в различных условиях эксплуатации, отыскиваются оптимальные решения на основе точного комплексного компьютерного моделирования.

SimXpert имеет открытую расширяемую архитектуру. Набор рабочих пространств (Workspace) может быть расширен пользователем путем подключения к SimXpert в качестве решателей, как собственных программных систем, так и программных систем сторонних разработчиков.

Использование SimXpert за счет возможности прямого взаимодействия с CAD-системами, позволяет отказаться от трансляции данных, неизбежно приводящей к снижению точности модели и повышению вероятности появления ошибок. Поддерживается двунаправленная ассоциативная связь геометрической модели в SimXpert и CAD, сохраняется параметризация геометрической модели. SimXpert поддерживает интерфейсы CAD: CATIAv5, Pro/Engineer, CAD-систем, использующих геометрическое ядро Parasolid, а также другие форматы представления геометрической модели.

Как интегрирующую программную среду для автоматизации процессов моделирования отличает наличие:

• инструментов коллаборативного доступа к структуре сложного совместного проекта;,/li>
• инструментария создания шаблонов автоматизации моделирования и анализа.

В систему SimXpert встроен инструмент коллаборативного доступа инженеров-расчетчиков к структуре сложного совместного проекта – EMB (Enterprise Model Browser, навигатор по структуре совместного проекта). С помощью этого инструмента пользователь может легко управлять конфигурациями изделия, вариантами исполнения изделия, при этом автоматически отслеживается, какая версия КЭ-сборки является актуальной – при каких-либо изменениях в проекте, система оценивает это и синхронизирует структуру проекта с системой управления инженерными данными SDPM SimManager. Система незамедлительно сигнализирует об изменениях всем пользователям, работающим над проектом. Таким образом, пользователи всегда работают с актуальными конфигурациями и версиями КЭ-сборки. В EMB внедрены также инструменты оперативного сравнения вариантов и конфигураций сложных КЭ-сборок, их компоновки и сборки.

В SimXpert интегрирована мощная среда автоматизации сложных повторяющихся расчетных процессов. Реализован подход в виде отдельного рабочего пространства – Template Builder, комфортной графической среды, в которой квалифицированный пользователь (например, эксперт-«методист»)создает, отлаживает и «публикует» в рамках группы заинтересованных специалистов, подразделения или предприятия т.н.сценарии (шаблоны) моделирования, анализа и оптимизации – SimXpert Templates. Этот подход позволяет сохранять и накапливать лучшие методики проектирования для повторного их использования специалистами всего предприятия.

За счет автоматизированного выполнения шаблонов процессов, а также увеличения числа пользователей меньшей квалификации, имеющих доступ к отлаженным сценариям расчетных процессов, производительность проектных работ существенно увеличивается. Шаблоны, разработанные в Template Builder, сохраняются и редактируются в среде SimXpert, затем могут передаваться в систему управления данными и процессами моделирования (SDPM) SimManager. Таким образом, создается "База знаний" процессов моделирования, анализа и автоматизации разработки продукции для конкретного предприятия.

Отлаженные сценарии могут быть многократно использованы для решения задач конструкторами и инженерами, которые работают в среде SimDesigner, SimXpert и MSC Nastran. При этом реализуется системный автоматизированный подход к накоплению и систематизации опыта работ в рамках всего предприятия. Накопленные в Базе знаний шаблоны и модели, фиксирующие важные этапы процессов создания продукции на предприятии, не только значительно повышают эффективность и качество работ при сокращении сроков, но и обеспечивают сохранение накопленного опыта и его дальнейшее применение даже в различных форс-мажорных ситуациях, характерных для современных предприятий, например, болезнь ведущих специалистов, увольнения, вынужденные сокращения, реорганизации предприятий и т.п.

Преимущества SimXpert:

Решение задач в комплексе, с учетом взаимосвязи различных дисциплин, повышение производительности труда специалиста. Его работа полностью переносится в единую унифицированную многодисциплинарную среду моделирования, анализа и автоматизации инженерных расчетных процессов.

SimXpert использует ту же математическую базу, что и CAD-системы. Как результат - повышается гибкость системы, ее управляемость, отсутствует необходимость в трансляции геометрических данных. Инженеру в среде CAE доступно дерево построения CAD-модели.

Существенное расширение диапазона решаемых задач, повышение точности, снижение числа ошибок, связанных с трансляцией расчетных данных из одного формата в другой, решение проблемы "островов" - проблемы взаимодействия разнородных программных продуктов от различных производителей.

Автоматизация процессов моделирования и анализа путем использования шаблонов - повышение эффективности проектирования, снижение рисков возникновения ошибок, выработка единого стандарта предприятия на процессы проектирования изделия.

Существенное увеличение числа повторно выполняемых отлаженных процессов моделирования, анализа и оптимизации, обеспечение совместной работы экспертов, конструкторов, инженеров и менеджеров всего предприятия. База знаний по процессам моделирования используется всеми специалистами предприятия.

Подробное видео смотрите здесь.