SimXpert 

Интегрированная среда автоматизации сквозного многодисциплинарного моделирования и инженерного анализа

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:

  • Structures: 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 и т.д., а также развитые средства по моделированию геометрии, автоматизированные средства адаптации геометрических данных для нужд анализа конструкции, средства генерации, редактирования, в том числе «морфинга» конечноэлементной (КЭ) сетки и многие другие возможности. В качестве решателя используется многодисциплинарный решатель MSC Nastran – система, комбинирующая лучшие в своем классе системы компьютерного инженерного анализа, включая сам MSC Nastran, Marc, Dytran, LS-DYNA и Sinda в одну полностью интегрированную суперсистему для проведения многодисциплинарного моделирования в масштабах предприятия.

 

  • Motion: 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 и т.д.; 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 еще до начала раскроя металла или отливки пластика для изготовления опытного образца. В качестве решателя используется Adams.

  • Thermal: 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 сетей (RC Network) методом сосредоточенных параметров, в среде доступен весь арсенал инструментов, необходимых для использования технологий продвинутого теплового решателя Sinda, интегрированных в MSC Nastran.

 

  • Crash и MD Explicit: оценка безопасности конструкции – решение задач анализ 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 и т.д. В Crash workspace качестве решателя используется LS-DYNA. В MD Explicit используется решатель MSC Nastran SOL700.

 

  • Systems & Controls 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. 

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: CATIA v5, 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 совместного доступа группы специалистов к структуре сложного совместного проекта;
  • инструментария создания шаблонов автоматизации моделирования и анализа.

В систему SimXpert встроен инструмент совместного доступа инженеров-расчетчиков к структуре сложного 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 SPDM 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, так называемые, 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 (SPDM) SimManager. Таким образом, создается «база знаний» процессов моделирования, анализа и автоматизации разработки продукта.