Процессы автоматизации в некоторых сферах жизни впечатляют настолько, что порою становится тревожно за представителей некоторых профессий, рискующих остаться без работы. Но и сами «автоматизаторы»-инженеры вынуждены ежедневно обновлять знания и навыки. Однако вопрос передачи информации из конструкторской модели в расчетную и обратно все же по-прежнему стоит очень остро. Настолько остро, что многие специалисты (вне зависимости от используемого ПО) предпочитают по старинке создавать расчетные модели с нуля, только бы избежать «борьбы» с настройками импорта-экспорта, зачастую отягощенными различностью версий (по году выпуска) конструкторского и расчетного программного обеспечения. Данная статья посвящена теме повышения эффективности труда инженеров благодаря интеграции, то есть обмену данными между программами с возможной последующей обработкой этих данных.

Проектирование технологических установок – сложный процесс, требующий от разработчиков наличия компетенций одновременно в нескольких инженерных областях. Перечень работ говорит сам за себя: гидравлические расчеты, расчет тепловых режимов и переходных процессов, расчеты на прочность, подбор оборудования, выпуск конструкторской документации с учетом технологических особенностей. Для реализации сложного проекта технологической установки и выпуска проектно-конструкторской документации требуется целая команда квалифицированных специалистов. Одним из ключевых инструментов для обеспечения эффективного проектирования является специализированное программное обеспечение, позволяющее максимально сократить время разработки проекта, упростить работу проектировщиков, расчетчиков и конструкторов.

Проектирование трубопроводов – актуальная задача для многих отраслей, в числе которых энергетика, водоснабжение, нефтегазовая и химическая промышленность, металлургия, машиностроение. Причем наиболее ответственным этапом проектирования является выполнение расчетов: прочности, жесткости, устойчивости к воздействию динамических нагрузок и температурных воздействий.

Расчеты методом конечных элементов (МКЭ) уже без малого век одинаково успешно применяются во всех отраслях промышленности. Метод конечных элементов возник из необходимости решения задач строительной механики и теории упругости в 1930-х годах, то есть задолго до появления мощных электронно-вычислительных машин. Основоположниками идей, лежащих в основе МКЭ, являются Александр Павлович Хренников и Рихард Курант. Сегодня я расскажу о применении МКЭ в XXI веке – на примере современных проектов в автомобильной промышленности: автотранспортера (автовоза), грузовой эстакады, легкового автомобиля и внедорожника.

Для всех ответственных конструкций необходимо проводить расчеты по предельным состояниям. В этой статье я представлю процесс создания расчетной конечно-элементной модели конструкции крупногабаритной вакуумной камеры с последующим анализом прочности и устойчивости. Проведение расчетов на прочность и устойчивость – один из важнейших этапов итерационного процесса проектирования сложных конструкций.

Далеко не все расчетные комплексы позволяют смоделировать конструкцию сложной формы поверхностными конечными элементами, а тем более использовать в одной расчетной модели несколько типов конечных элементов. Для анализа конструкции крупногабаритной вакуумной камеры я буду использовать расчетный комплекс Femap с NX Nastran. В ходе работ определю напряженно-деформированное состояние (НДС) крупногабаритной вакуумной камеры (рис. 1) и критическую силу потери устойчивости, представлю вариант улучшенной конструкции, а также расскажу о нелинейном анализе потери устойчивости.


Рис. 1. Геометрическая модель крупногабаритной вакуумной камеры

«Оптимальная расчетная конечно-элементная модель – какая она?» – такой чаще всего не проговоренный вслух, а порою даже и неосознанный вопрос непременно рождается (как минимум в подсознании) у каждого инженера-расчетчика при получении ТЗ на решение задачи методом конечных элементов. Каковы критерии этой самой расчетной модели-мечты? Пожалуй, здесь стоит отталкиваться от известного философского принципа «Всё следует упрощать до тех пор, пока это возможно, но не более того». Вот только как применить этот принцип к нашим научным и инженерным задачам?


Рисунок 1

Привет, Хабр! В названии этой статьи есть словосочетание «нелинейный мир»… Думаю, что большинство читателей поняли смысл этого словосочетания, но я всё же расшифрую его.

Реальные системы можно рассматривать как линейные только в ограниченном диапазоне нагрузок. Реальный же мир вокруг нас нелинеен (рис. 1). Нелинейность есть нарушение принципа суперпозиции в некотором явлении (механической системе): результат действия суммы факторов не равен сумме результатов от отдельных факторов. Однако по разным причинам, в том числе в связи с отсутствием необходимых знаний, навыков моделирования, необходимого программного обеспечения, инженеры зачастую решают задачи только в линейных постановках. Даже когда линейный подход дает очень большие погрешности. Точное же моделирование поведения системы часто требует проведения нелинейного анализа.


Рис. 1

Привет, Хабр! Цель написания этой статьи – как можно более понятно представить приемы конечно-элементного моделирования на примере такой непростой темы, как нелинейный анализ. Я более семи лет проработал в отделе динамической прочности АО «ВПК «НПО машиностроения», где занимался расчетно-экспериментальным сопровождением изделий ракетно-космической отрасли. Также около трех лет помогал строительным и нефтяным компаниям закрывать их самые сложные расчетные проблемы. Пришло время поделиться опытом.

Продакт-менеджер по направлению Femap АО «Нанософт» Филипп Титаренко

Введение, или Зачем и про что эта статья

Далеко не все инженеры умеют решать задачи нелинейного анализа. А многих, даже из числа тех, кто специализируется на расчетах в программах конечно-элементного анализа, словосочетание «нелинейный анализ» вводит в заблуждение или же вовсе пугает. Тем, кто мимоходом пробовал решать такие задачи, вспоминаются окна с большим количеством настроек и какие-то графики, которые куда-то движутся и при этом что-то «не сходится» (рис. 1). Однако не только научные задачи, но и современные инженерные нормы и стандарты зачастую требуют учитывать нелинейность в расчетных моделях. Причем эти требования существуют не только в космической, авиационной, машиностроительной отраслях. Так, например, свод правил СП 385.1325800.2018 «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения» при проведении расчетов требует учитывать геометрическую и физическую (пластичность, ползучесть и др.) нелинейности.


Рисунок 1