САПР
Существенную роль в процессе автоматизированного проектирования играют программы математического моделирования общего и специального назначения фирм The MathWorks, Universal Analytics, Computer Aided Design Software и MARC Analysis Research, представленные на выставке Comtek’97 фирмой ТЕСИС
Проектирование регулятора температуры в зданиях с помощью пакета SIMULINK -дополнения к MATLAB для моделирования динамических систем
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ПАКЕТ MATLAB
С пакетом MATLAB 4.2 фирмы The MathWorks наши читатели уже знакомы (см. PC Week/RE, № 43/96, с. 42). В настоящее время выпущена версия MATLAB 5.0 для Windows 95 и Windows NT (требуемый объем ОЗУ не менее 8 или 12 Мб соответственно). в нее дополнительно включены средства визуализации двух- и трехмерных изображений и анализа данных. Высококачественные изображения могут быть получены с использованием операций масштабирования, затенения поверхностей, проволочных моделей, изолиний, задания положения источников света, анимации, визуализации объемов и т. п. Большинство процедур MATLAB выполнены в виде подпрограмм (так называемых M-файлов), открытых для редактирования и расширения. MATLAB имеет пользовательский интерфейс (API) для языков Си и Фортран, который обеспечивает связь с приложениями, написанными на этих языках, и позволяет пользователю вставлять собственные программы в процессе моделирования.
В версии MATLAB 5.0 появились новые возможности - многомерные массивы, структуры и структурные массивы, новые методы численного интегрирования, ориентированные на жесткие задачи, и т. д.
Дополнительно в версию 5.0 включен пакет SIMULINK 2.0, представляющий собой набор средств для наглядного моделирования аналоговых и дискретных динамических систем и систем управления, графического представления блок-схем динамических систем. SIMULINK поставляется вместе с большой библиотекой типовых блоков и имеет широкий набор средств моделирования, позволяющий проводить:
- интерактивное моделирование процессов с отображением результатов;
- исследование устойчивости динамических систем;
- линеаризацию нелинейных систем.
Открытая архитектура SIMULINK дает возможность расширять средства моделирования, создавать блоки пользователей с собственными пиктограммами и интерфейсы с MATLAB, программами на языках Фортран и Си. С помощью опции Real-Time Workshop генерируются исполняемые коды моделей динамических систем (аналогично опции Application Builder системы LabView).
MATLAB и SIMULINK дополнены инструментарием, расширяющим возможности программ при решении конкретных задач, в частности:
- идентификации, анализе и оптимизации систем управления;
- обработке сигналов с датчиков в реальном масштабе времени;
- обработке изображений;
- решении задач символьной и целочисленной математики;
- решении дифференциальных уравнений в частных производных;
- создании нейронных сетей;
- статистических расчетах;
- финансовых расчетах.
КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ: КОМПЛЕКС UAI/NASTRAN
Комплекс UAI/NASTRAN фирмы Universal Analytics предназначен для анализа и проектирования механических конструкций на основе метода конечных элементов. С его помощью проводят расчеты линейной статики, устойчивости конструкций, собственных форм и частот колебаний (в том числе с учетом демпфирования), динамического отклика конструкций на гармоническое и случайное воздействие, анализируют переходные процессы, акустику, взаимодействие упругой конструкции и жидкости, нелинейные нестационарные тепловые процессы, оптимизируют конструкторские параметры (например, минимизируют массу конструкций при выполнении условий прочности и устойчивости), рассчитывают аэроупругость и флаттер.
В комплекс UAI/NASTRAN входит один из двух графических процессоров - Model Master или HyperMesh, который позволяет быстро создавать расчетную модель (в том числе автоматически генерировать конечно-элементную сетку на поверхностях и в объемах), импортировать геометрию практически из любой CAD-системы, преобразовывать расчетную модель, созданную в другом МКЭ-комплексе, в формат UAI/NASTRAN, наглядно анализировать результаты расчета (изолинии и изоповерхности, эпюры, анимация, графики и т. п.).
Другие модули комплекса UAI/ NASTRAN:
- UAI/RenderMaster - средство создания фотореалистического изображения на основе конечно-элементной модели;
- UAI/DataMaster - графическая интерактивная оболочка для работы с инженерной базой данных eBASE, основы UAI/NASTRAN;
- eBASE APPLIB и MATLIB - Фортран-библиотеки комплекса UAI/ NASTRAN.
Для установки данного комплекса необходима ОС Windows 3.x, Windows 95 или Windows NT, процессор i486 и выше, не менее 16 Мб оперативной памяти, 1 Мб видеопамяти и 50 - 100 Мб свободного дискового пространства.
ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ: DADS
Динамическое и кинематическое моделирование механических систем выполняют с помощью комплекса DADS фирмы Computer Aided Design Software. С его помощью проводят комплексное моделирование механизмов и механических систем, состоящих из жестких и упругих тел, гидросистем, а также дискретных и аналоговых систем управления. Возможны следующие виды анализа:
- динамический анализ - расчет движения системы с учетом сил инерции на основе уравнений Лагранжа;
- обратный динамический анализ - расчет внешних усилий в стыках, которые необходимы для движения объекта по заданной траектории;
- кинематический анализ - расчет движения системы при заданных постоянных или переменных кинематических связях;
- анализ сборки - определение возможности сборки конструкции без возникновения монтажных усилий и расчет положения модели после сборки;
- статический анализ - расчет положения статического равновесия системы и ее компонентов.
Комплекс позволяет также получать линеаризованные уравнения движения системы в выбранные моменты времени, рассчитывать частоты и формы собственных колебаний, моделировать взаимодействие колесных и гусеничных транспортных средств с дорогой, проводить параметрическое моделирование и уточнять модели по результатам эксперимента.
Открытая архитектура DADS обеспечивает импорт конечно-элементных моделей из наиболее распространенных программ: UAI/ NASTRAN, Abaqus, Cosmic/NASTRAN, MSC/ NASTRAN, ANSYS, COSMOS/M. Имеются прямые интерфейсы с конструкторскими САПР: CATIA, I-DEAS, Intergraph, Patran, Pro/Engineer, Unigraphics ARIES, AutoCAD (в частности, версия CATDADS комплекса DADS полностью интегрирована в систему CATIA как дополнительный модуль). При моделировании систем управления могут быть использованы возможности математических пакетов MATLAB (совместно с SIMULINK), EASYS и MATRIX. Результаты моделирования передаются в программы анимации Wavefront, Vislab и Alias.
Конечно-элементная модель самолета для статического анализа с помощью комплекса UAI/NASTRAN
Программный комплекс DADS работает с операционными системами UNIX и Windows NT на ПК не ниже i486 с объемом оперативной памяти не менее 32 Мб и свободным пространством на диске 150 - 250 Мб.
АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ: КОМПЛЕКС MARC + MENTAT II
Моделирование реальных физических процессов, происходящих в изделии при его изготовлении, производят с помощью комплекса программ MARC + Mentat II корпорации MARC Analysis Research. Его области применения: анализ динамики и прочности конструкций с учетом больших перемещений, пластических деформаций, хрупкого и вязкого разрушения, изучение зависимости свойств материала от деформаций, времени и температуры.
ПО комплекса MARC работает под управлением UNIX, Windows 95 и Windows NT, необходим компьютер не ниже i486, объем ОЗУ не менее 32 Мб, видеопамять 2 Мб, свободное пространство на диске 100 - 200 Мб.
С фирмой ТЕСИС можно связаться по телефону: (095) 212-3834 или по адресу: root@tesisjsc.msk.ru
