MSC Software для университетов и студентовdocs.mscsoftware.ru/conf/vuz2016/03_mscApex... · информационных технологий, механики

© MSC Software, 2016 1

MSC Software для университетов и студентов


Университеты – пользователи программного обеспечения MSC (более 50 университетов)

Россия

• Астраханский ГТУ

• Белгородский ГТУ

• Волгоградский ГТУ

• Иркутский ГТУ

• Иркутский гос. университет путей сообщения

• Казанский ГТУ (КАИ)

• Казанский государственный университет

• Камская гос. инженерно-экономическая академия

• КнАГТУ, г. Комсомольск-на-Амуре

• Красноярский ГТУ

• Липецкий ГТУ

• Магнитогорский ГТУ

• МАДИ

• МАИ

• МГСУ

• МГТУ им. Баумана

• Московский ГУ путей сообщения (МИИТ)

• Московская государственная юридическая академия

• МЭИ

• Нижегородский гос. архитектурно-строительный

• Нижегородский ГТУ

• Новосибирский ГТУ

Казахстан

• Назарбаев Университет

• Казахский национальный технический университет

• Казахский национальный аграрный университет

• Казахский национальный университет

Латвия

• Рижский технический университет

Литва

• Каунасский технологический университет

• Вильнюсский технический университет им. Гедиминаса

Узбекистан

• Ташкентский автомобильно-дорожный институт

Украина

• Днепропетровский НУ железнодорожного транспорта

• Киевский национальный транспортный университет

• НТУУ Киевский политехнический институт

• Харьковский авиационный институт

• Новосибирский государственный университет

• РУДН

• Пермский ГТУ

• Самарский гос. аэрокосмический университет

• Санкт-Петербургский гос. морской ТУ

• Санкт-Петербургский гос. политехнический университет

• Санкт-Петербургский государственный университет

информационных технологий, механики и оптики

• Северо-Западный гос. заочный ТУ

• Сибирский гос. аэрокосмический университет

• Сибирский федеральный университет

• Таганрогский технологический институт ЮФУ

• Томский государственный университет

• Челябинский гос. агроинженерный университет

• Южно-Уральский государственный университет

• Южный федеральный университет

Беларусь

• Белорусский национальный технический университет

• Белорусский ГУ информатики и радиоэлектроники

• Физико-технический институт АН Беларуси


MSC Software – для университетов

• University Structures Bundle – комплекс для конечноэлементных расчетов с возможностями решения задач на кластерах и многопроцессорных компьютерах

• MSC Nastran

• Patran

• Marc

• Dytran

• Flight Loads

• MSC Sinda

• MSC Apex

• University Motion Bundle - комплекс для моделирования и расчета машин и механизмов с учетом податливости звеньев и с возможностью моделирования систем управления, гидравлических систем и т.п.

• Adams(включая Adams/Car и Adams/Machinery)

• Easy5

а также:

• University Structures + Motion BundleUniversity VPD Plus Bundle

• University MSC Apex Bundle - комплекс для конечноэлементных расчетов на основе CAE-системы нового поколения


MSC Software – для студентов


MSC Software – для студентов

MSC Software Student Edition

MSC Nastran with Patran

• Быстрые и точные многодисциплинарные расчеты

Marc

• Продвинутое нелинейное моделирование

Adams

• Расчеты многомассовых динамических систем

Actran

• Продвинутый инструментарий акустического анализа

Digimat

• Детальная инженерия материалов (Mean-Field, FE-based micro-mechanics)

MSC Apex

• CAE-система нового поколения


Учебная литература по программным продуктам MSC Software

Моделирование и статический расчет

элементов конструкций в MSC

PATRAN-NASTRAN-MARC: Учебное

пособие / В. А. Жилкин. - СПб. :

Проспект Науки, 2016. - 240 с.

Азбука инженерных расчетов в

MSC.Patran-Nastran-Marc: Учебное

пособие / В. А. Жилкин. - СПб. :

Проспект Науки, 2013. - 576 с.

Введение в метод конечного

элемента: Учебное пособие / В. А.

Жилкин. - СПб. : Проспект Науки,

2014. - 288 с.


Форум MSC – Ежегодная конференция пользователей программных продуктов MSC Software

• Из 34-ти лучших докладов, отмеченных участниками конференций на предыдущих конференциях MSC Software, 14 подготовлены в университетах

Ильин И.Ю.,

(СПбГПУ,

г. С.-Петербург)

Форум MSC 2002

Иванов А.А.,

(СПбГПУ,

г. С.-Петербург)

Форум MSC 2003

Форум MSC 2005

Пыхалов А.А.

(ИрГТУ, г. Иркутск)

Форум MSC 2003

Форум MSC 2004

Форум MSC 2007

(ИрГУПС, г. Иркутск)

Форум MSC 2010

Форум MSC 2013

Форум MSC 2015

Косицын С.Б.

(МИИТ, г. Москва)

Форум MSC 2008

Костин С.Ю.

(НГТУ им.

Алексеева,

г. Нижний

Новгород)

Форум MSC 2014

Олейников А.И.

(КнАГТУ,

г. Комсомольск-на-Амуре)

Форум MSC 2009

Такмазьян А.К.

(МГУ, г. Москва)

Форум MSC 2011

Аринчев С.В.

(МГТУ им. Баумана,

г. Москва)

Форум MSC 2012

Щеглов Г.А.

(МГТУ им. Баумана,

г. Москва)

Форум MSC 2011

MSC ApexCAE-система нового поколения

Arctic Wolf Black Marlin Cheetah Diamond Python Eagle

MS

C A

pex

–pr

esen

tatio

n |

©

MS

C S

oftw

are,

201

6

Гуменюк Александр Викторовичк.т.н., MSC Software RUS, старший технический эксперт

[email protected]

+7 495 363 06 83 ext. 3106

+7 916 651 99 63


Историческая ретроспектива появления CAE-систем

1960-ые

• 1963: SADSAM(праобраз NASTRAN)

1970-ые

• 1970: Ansys

• 1971: MSC/Nastran

• 1971: Marc

• 1976: DYNA3D

• 1977: Algor

• 1977: DRAM

• 1978: PAM-Crash

• 1978: Moldflow

• 1978: Abaqus

• 1979: ADAMS

1980-ые

• 1980: Patran

• 1980: Maple

• 1981: Easy5

• 1982: Cosmos

• 1982: Sinda-G

• 1983: Fluent

• 1983: DADS

• 1984: Permas

• 1984: MATLAB

• 1987: AMESim

• 1987: STAR-CD

• 1989: Sysnoise

1990-ые

• 1990: Hypermesh

• 1993: SIMPACK

• 1996: iSight

• 1999: ANSA

2000-ые

• 2002: Actran

• 2003: Digimat

2010-ые


Процесс построения расчетной модели как этап проектирования изделия

• прочность

• тепло

• динамика

• композиты

• ...

Подготовка

геометрической

модели

Подготовка конечно-

элементной модели

Решение задачи и

обработка результатов

Инженер-

конструкторИнженер-

расчетчик

Инженер-

расчетчик

Геометрическая

модель

Готовая конечно-

элементная

модель

Идея Результаты


• Обилие несущественных для последующего расчета геометрических особенностей

• фаски, скругления, малые отверстия и т.п.

• Ошибки построения геометрических объектов в CAD-системе

• длинные узкие поверхности (sliver surf), короткие кромки, зазоры, несостыкованные поверхности и др.

• Ошибки трансляции геометрии из одного формата в другой

• Потеря информации при трансляции данных о структуре геометрической модели

• Трудоемкие рутинные операции по правке модели

• создание и стыковка срединных поверхностей

• атрибутирование

Основные проблемы при подготовке КЭ-модели

Малые отверстия

Фаски, скругления

Длинные узкие (sliver) поверхности


• Необходима «революционная» CAE-система, возможно, новая программная платформа,

• не связанная ограничениями ранее разработанных технологий,

• эффективно решающая ключевые задачи,

• позволяющая пользователю (инженеру-расчетчику) работать на новом, качественно более высоком уровне

MSC Software создает такую платформу!

И называется она – MSC Apex!


• MSC Apex – совершенно новая программная платформа MSC Software, основа для реализации новых возможностей в сфере CAE-анализа

• MSC Apex – гибкая высокоэффективная модульная среда моделирования и анализа

• MSC Apex состоит из набора модулей, состав которых расширяется от версии к версии


• MSC Apex – совершенно новая программная платформа MSC Software, основа для реализации новых возможностей в сфере CAE-анализа

• MSC Apex – гибкая высокоэффективная модульная среда моделирования и анализа

• MSC Apex состоит из набора модулей, состав которых расширяется от версии к версии


Ключевые особенности MSC Apex

• Беспрецедентная эффективность освоения и повседневного использования

• Кардинальное снижение затрат на обучение специалистов

• Быстрое включение в рабочий процесс проектирования

• Комфортная интуитивно-понятная среда моделирования

• Минимальное количество многофункциональных и интерактивных инструментов

• Максимальное пространство для модели

• Подробная мультимедийная документация и динамические подсказки для каждого инструмента

• Сочетание технологии прямого геометрического моделирования с синхронным перестроением КЭ-сетки

• Высокоавтоматизированные средства подготовки геометрической модели для нужд расчетчика (Defeature, Feature Identification, Midsurface, Geometry Cleanup, Auto Extend, Auto Thickness и др.) с автоматизацией многих рутинных операций

• Технология Расчетных Компонентов и Сборок (Computational Parts and Assemblies™) – комфортная работа со сложными сборками, эффективные средства стыковки деталей для их совместного анализа

• Интегрированные методы решателя (ASM – Abstracted Solver Methods) – не только пре- и постпроцессор, но и решатель!


Эскизирование (Sketcher)

• Набор инструментов для вспомогательных геометрических построений в плоскости эскиза и последующего выдавливания сплошных объемов командой Push Pull

• Основные геометрические фигуры

• Дуги, полилинии, сплайны

• Скругления, фаски

• Проецирование

• Отсечение

• Привязки к сетке, объектам, направляющим


Прямое геометрическое моделирование (Direct Modeling) с синхронным перестроением КЭ-сетки

• Инструменты прямого геометрического редактирования

• перетаскивание вершины/кромки (Vertex/Edge Drag)

• вытягивание/выдавливание (Push Pull)

• и др.

• позволяют оперативно отредактировать геометрическую модель с учетом нужд расчетчика

• КЭ-сетка (если уже построена на геометрии) перестраивается синхронно

Исходная геометрия

Клик 1. Перетаскивание кромки

Клик 2. Перетаскивание кромки

Поверхности состыкованы

Вариант. Поверхности с сеткой

Вариант. Поверхности

состыкованы. Сетка перестроена

0. Исходный эскиз

1. Выдавливание

инструментом Push|Pull

2. Генерация сетки

3. Деформация (изменение)

геометрии с синхронным

перестроением сетки

4. Окончательная сетка


Прямое геометрическое моделирование (Direct Modeling) с синхронным перестроением КЭ-сетки

• Инструменты прямого геометрического редактирования

• перетаскивание вершины/кромки (Vertex/Edge Drag)

• вытягивание/выдавливание (Push Pull)

• и др.

• позволяют оперативно отредактировать геометрическую модель с учетом нужд расчетчика

• КЭ-сетка (если уже построена на геометрии) перестраивается синхронно


Отыскание «проблемных» участков геометрии и их устранение

• Инструмент (Geometry Check) позволяет оперативно проверить геометрическую модель на наличие ошибок построения, стыковки кромок и поверхностей

• Набор инструментов (Geometry Cleanup) позволяет отыскать по заданным пользователем критериям точности

• "Чистка" геометрической топологии

• Оптимизация представления геометрии

• Удаление малых особенностей геометрии

- малые кромки

- малые грани

- длинные узкие вырожденные поверхности

- игольчатые поверхности

- зазоры и трещины в оболочечных телах


Отыскание «проблемных» участков геометрии и их устранение

• Инструмент (Geometry Check) позволяет оперативно проверить геометрическую модель на наличие ошибок построения, стыковки кромок и поверхностей

• Набор инструментов (Geometry Cleanup) позволяет отыскать по заданным пользователем критериям точности

• "Чистка" геометрической топологии

• Оптимизация представления геометрии

• Удаление малых особенностей геометрии

- малые кромки

- малые грани

- длинные узкие вырожденные поверхности

- игольчатые поверхности

- зазоры и трещины в оболочечных телах


Автоматическое распознавание и редактирование элементов геометрической модели (Defeature)

• Инструменты распознавания элементов геометрии по заданным критериям для последующего удаления из модели

• Индивидуальное указание и удаление граней (by Face)

• Распознавание особенностей (by Identified Feature) по типам объектов и характерным размерам с последующим удалением выбранных

Автоматический поиск геометрических особенностей по заданным

пользователем критериям, их выбор и быстрое удаление

Пользователь задает поддиапазоны

характерных размеров геометрических

особенностей по которым ведется поиск


Инструменты создания срединных поверхностей (Midsurface)

• Создание срединных поверхностей

• Auto Offset – автоматизированное создание срединных поверхностей с пользовательским выбором позиции поверхности по глубине

• Constant Thickness – массовое создание срединных поверхностей на объемных моделях с постоянной толщиной (например, трубы)

• Distance Offset – индивидуальное указание величины отступа явным образом

• Taper Midsurface Creation – создание срединной поверхности на стенке переменной толщины

• Upto Alignment – быстрое выравнивание одной поверхности в плоскость другой поверхности

Объемное тело с постоянной толщиной стенки Constant Thickness Состыкованные срединные поверхности

Auto Offset

Taper Midsurface Creation


Incremental Midsurface – Инструмент интерактивного создания срединных поверхностейПравый отступ

Левый отступ

Средний отступ

(точно посередине)

Односрезный отступ (средневзвешенное

с учетом толщин всех участков)

Редактирование пар

граней

Интерактивное

распознавание пар гранейОбъединение/разъединение

пар граней

Задание типа отступа

срединной поверхности

Получение срединных

поверхностей с учетом

выбранного типа

Исходная объемная

геометрия

Опциональные операции

• Уникальная технология автоматизированного создания срединных поверхностей на сложных участках объемной геометрии

• Пользователь сам выбирает степень своего влияния на выбор положения срединной поверхности

• Предпросмотр до создания срединной поверхности

• Получение гладких и состыкованных срединных поверхностей на сложной геометрии

• Преимущество – кардинальное ускорение процесса моделирования

• Область применения

• пластиковые кузовные детали с множеством литейных уклонов и бобышек под крепеж


Инструменты автоматического дотягивания срединных поверхностей в зонах стыков (Extend Surfaces)

• Инструмент автоматического дотягивания кромок срединных поверхностей до пересечения с другими срединными поверхностями (Extend Surfaces)

• Позволяет СУЩЕСТВЕННО ускорить и автоматизировать процесс стыковки срединных поверхностей и избавиться от множества рутинных операций

• Необходимо задать дистанцию поиска зазоров между кромками

Исходная

объемная геометрия

Разрозненные срединные

поверхности

или

Индивидуальное

дотягивание и

стыковка

Автоматизированное

дотягивание и

стыковка

Состыкованные срединные

поверхности

Связанная КЭ-сетка


Генерация и редактирование КЭ-сетки, оперативный анализ ее качества

• КЭ-сетка строится с учетом дополнительных параметров

• Возможна предварительная разметка (Mesh Seed)

• Распознавание особенностей геометрии и учет правил пользователя для генерации сетки на этих особенностях при опредленных характерных размерах (Feature Mesh Settings)

• Анализ и синхронная визуализация качества сетки по типам элементов и различным критериям

• Комплексный критерий качества (Quality Index)

• учитывает остальные критерии с весовыми коэффициентами значимости

• Импорт/Экспорт пользовательских настроек критериев

• Автоматическое улучшение качества 2D-сетки (Auto Enhance)


Назначение атрибутов модели (Auto Thickness)

• Задание характеристик материала, свойств 2D-элементов (толщины, отступы от плоскости узлов), модели поведения 2D-элементов (мембранные, изгибные, учет их взаимосвязи)

• Автоматическое назначение толщин и отступов для участков 2D-сетки на базе поверхностной геометрии на основе исходной 3D-геометрии (Auto Thickness)

• существенно сокращает время на рутинные операции назначения свойств на сложных моделях

• возможно назначение переменных толщин на участках

Исходная

объемная геометрия

Состыкованные

срединные поверхности

Оболочечная сетка

Автоматически

назначенные

переменные

толщины и отступы

с учетом исходной

объемной

геометрии


Соединение деталей сборки клеевым контактом (Glue)

маркер клеевого соединения

элементы попавшие

в зону контакта

элементы попавшие

в зону контакта

• Для связи деталей между собой назначается клеевое соединение

• Пользователь задает параметры клеевого соединения

• Автоматически, с учетом толщин на 2D-сетке, определяются зоны элементов (Patches), пар деталей (Pairs) попавших в контакт

• Расчетные компоненты автоматически редуцируются (если включена опция) к узлам, попавшим в зону контакта

• В ходе решения задачи в рамках MSC Apex обеспечивается постоянное соединение в зоне контакта деталей

• При экспорте .bdf обеспечивается передача таблицы контакта и описания деформируемых контактных тел с целью дальнейшей настройки задачи в Patran

• При изменении положения деталей в сборке, зоны контакта автоматически перестраиваются

• Контакт возможен между элементами различных типов


Edge Tie – автоматическое связывание сетки по кромкам стыкуемых деталей

• Инструмент Edge Tie позволяет указывать кромки стыкуемых деталей для образования топологически конгруентной КЭ-сетки в зоне стыка (а также при наличии зазоров между деталями)

• Сетка в зоне стыка Edge Tie автоматически локально перестраивается для получения качественной связанной сетки

Зоны

клеевого

контактаЗоны

контакта

Edge TieДо операции

Edge Tie

После

операции

Edge Tie


Управление структурой сборок и подсборок

• Дерево модели

• Сборки, подсборки, детали

• Деталь – «контейнер» для геометрических и КЭ-объектов модели

• Технология Drag&Drop для деталей и их содержимого

• Наследование свойств отображения и настроек визуализации объектов

• Синхронная подсветка элементов в дереве модели и в графическом окне

• Инструмент Transform Objects

- перенос

- поворот

- копирование

- выравнивание

• Инструменты измерения размеров

- расстояние

- угол

- диаметр

Простое и удобное

манипулирование

объектами модели

Перетаскивание,

Повороты,

Выравнивание,

Копирование

Синхронная

подсветка

выбранных

объектов,

индивидуальные и

наследуемые

настройки

визуализации для

каждого объекта


Управление структурой сборок и подсборок

• Дерево модели

• Сборки, подсборки, детали

• Деталь – «контейнер» для геометрических и КЭ-объектов модели

• Технология Drag&Drop для деталей и их содержимого

• Наследование свойств отображения и настроек визуализации объектов

• Синхронная подсветка элементов в дереве модели и в графическом окне

• Инструмент Transform Objects

- перенос

- поворот

- копирование

- выравнивание

• Инструменты измерения размеров

- расстояние

- угол

- диаметр

Простое и удобное

манипулирование

объектами модели

Перетаскивание,

Повороты,

Выравнивание,

Копирование

Синхронная

подсветка

выбранных

объектов,

индивидуальные и

наследуемые

настройки

визуализации для

каждого объекта


Расчетный модуль MSC Apex Structures

• MSC Apex имеет модульную структуру

• Число и состав модулей растет от версии к версии

• Актуальная версия MSC Apex содержит модули Modeler и Structures

• Модуль MSC Apex Structures содержит интегрированные средства расчета моделей деталей и сборок

• приложение нагрузок и граничных условий

• задание характеристик материалов и свойств конечных элементов

• выбор параметров решения

• постпроцессинг результатов расчета

• Поддерживаемые типы расчета

• линейный статический анализ

• анализ на собственные частоты и формы

• В дальнейшем число поддерживаемых типов анализа будет расти. Для этого заложена платформа и вся необходимая инфраструктура

• Интегрированная схема быстрее, чем традиционная с препроцессором и решателем за счет отсутствия необходимости трансляции данных перед решением задачи

• внутренне информация трансформируется в матрично-векторную форму

Конечно-элементная

модель

Линейная статика.

Напряжения и деформации

Собственные частоты и формы.

7-я мода


Расчетный модуль MSC Apex Structures (продолжение)

• Каждая деталь в модели - независимый контейнер информации и содержит описание геометрической и конечно-элементной части

• С точки зрения расчета деталь представляет собой независимый компонент

• Инновационный метод расчетных компонентов и сборок (Computational Part and Assemblies™) оперирует компонентами, взаимосвязь которых осуществляется автоматически по граничным узлам (с возможностью редуцирования или без него)

• Взаимодействие компонентов между собой осуществляется путем наложения внутренних связей по граничным узлам, отображаемое пользователю в виде клеевого контакта, связи EdgeTie, элементов Rigid или Spring

• Благодаря новой технологии

• в случае внесения непринципиальных изменений в модель, все последующие расчеты выполняются существенно быстрее, чем первый расчет

• доступны возможности покомпонентного вариантного исследования сложных моделей


Пример повышения производительности труда инженера с применением MSC Apex

• На разработку этой CAE-модели авиационного силового шпангоута (подготовка геометрической модели и генерация КЭ-сетки) с помощью традиционного подхода было затрачено 50 часов

• В то же время, этот же процесс в MSC Apex Modeler занял всего 5,5 часов и при этом потребовал гораздо меньше усилий для выделения срединных поверхностей, соединения разрозненных поверхностей, генерации КЭ-сетки и назначения толщин и отступов

Текущее

состояние

Примен.

MSC Apex

Требуемый опыт Высокий Низкий

Расчетная геометрия 35 ч. 3 ч.

Генерация КЭ-сетки 3 ч. 2 ч.

Назначение свойств 12 ч. 0.5 ч.

Весь сценарий 50 ч. 5.5 ч.

Импорт

CAD-модели

Удаление лишних

элементов

Достраивание и

подготовка к разбиению

Построение сетки


Преимущества MSC Apex

• Принципиально новая CAE-среда, ориентированная на инженера-расчетчика

• Существенное (в несколько раз!) повышение эффективности и продуктивности процесса подготовки КЭ-моделей к расчету (этап CAD2Mesh)

• Быстрое автоматизированное выполнение многих рутинных операций, на которые ранее затрачивалось много времени и усилий пользователя

• «лечение» геометрической модели

• упрощение геометрической модели для расчетных нужд

• создание срединных поверхностей

• стыковка срединных поверхностей

• построение связанной, топологически конгруентной КЭ-сетки

• правка геометрической модели с автоматическим немедленным перестроением сетки

• оперативная оценка качества сетки

• наложение взаимосвязей между деталями сборки

• интегрированный решатель для быстрых расчетов любых конфигураций (как модели целиком, так и отдельных ее деталей)



Преимущества MSC Apex

• Принципиально новая CAE-среда, ориентированная на инженера-расчетчика

• Существенное (в несколько раз!) повышение эффективности и продуктивности процесса подготовки КЭ-моделей к расчету (этап CAD2Mesh)

• Быстрое автоматизированное выполнение многих рутинных операций, на которые ранее затрачивалось много времени и усилий пользователя

• Легкая в освоении и повседневном использовании в работе инженера


MSC Apex

www.mscapex.com

www.mscsoftware.com /products/msc apex

www.mscsoftware.ru /продукты/msc apex

www.youtube.com /msc apex

Arctic Wolf Black Marlin Cheetah Diamond Python Eagle

MS

C A

pex

–pr

esen

tatio

n |

©

MS

C S

oftw

are,

201

6

Гуменюк Александр Викторовичк.т.н., MSC Software RUS, старший технический эксперт

[email protected]

+7 495 363 06 83 ext. 3106

+7 916 651 99 63

Documents

MSC Software для университетов и студентовdocs.mscsoftware.ru/conf/vuz2016/03_mscApex... · информационных технологий, механики