В Европе профессиональные посетители

О тенденциях САПР в сегменте станкостроения и преимуществах, которые дают FЕМ-технологии при создании новых машин, нам рассказали Ирина Воронкина, руководитель отдела международного развития компании АСКОН, и продакт-менеджер КОМПАС-3D Дмитрий Гинда.

О посетителях европейских выставок

АСКОН ежегодно принимает участие в международных промышленных выставках Hannover Messe, AMB, Euromold. С собственным стендом на EMO мы присутствовали впервые. В отличие от российских площадок аудитория европейских выставок профессиональная, заинтересованная в конкретных программных или аппаратных решениях для машиностроительной отрасли. Вниманием посетителей пользуются качественные функциональные продукты, привлекательные по цене, с надежным, удобным и оперативным сопровождением со стороны разработчика. Страна – производитель таких продуктов – вопрос вторичный, поэтому факт российского происхождения системы КОМПАС-3D не вызывает предубеждения. На EMO мы представляли систему трехмерного моделирования KOMPAS-3D (под таким названием его видят зарубежные пользователи) и приложения для машиностроительного проектирования, включая систему прочностного анализа APM FEM.

Что дает конструктору FEM-анализ?

Метод конечных элементов (МКЭ или FEM) является сегодня самым популярным вычислительным методом. Он используется для статистического, кинематического и динамического анализа конструкций, в решении задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидродинамики и электродинамики.

Преимущества применения FEM-анализа можно показать на простом примере – разработке телевизионного кронштейна, похожие задачи встречаются в работе любого конструктора. Максимальная нагрузка известна (вес телевизора). Что нам мешает взять трехкратный запас по прочности? Но мы хотим снизить себестоимость изделия для получения максимальной прибыли. Расчетные комплексы, основанные на FEM-анализе, позволяют минимизировать запас прочности, а значит, не допустить излишних расходов на материалы. Или рассчитать, каких конструктивных элементов будет достаточно, чтобы конструкция выдерживала нагрузку: ребра жесткости, шпангоуты, лонжероны, косынки и т. д. Это довольно простая задача, но если для каждой конструкции кронштейна проводить натурные испытания, то они выльются в месяцы работы и дополнительные расходы. А если речь идет о разработке фюзеляжа самолета и необходимо узнать обтекаемость планера или убедиться, что он выдержит эксплуатационные нагрузки, сколько будет стоить проведение испытаний в данном случае? Налицо ощутимые преимущества: один компьютер, пусть и дороже среднестатистического (нужна большая вычислительная мощность процессора и графического контроллера); один или несколько специалистов по расчетам и конструктор, разработавший изделие. В случае натурных испытаний конструкторы-технологи готовят документацию на прототип, рабочие заняты изготовлением макета, арендуется или содержится собственный полигон, и самое главное, что с первого раза попасть в оптимальное решение не получится, поэтому данные действия повторяются несколько раз.

Высокая точность расчетов

Точность виртуальных расчетов зависит от решателей, заложенных в систему, возможностей вычислительных ресурсов и отведенных сроков. Чем точнее расчетная модель, чем мельче конечно-элементная сетка (чем больше в ней конечных элементов), тем выше требования к аппаратной части и тем больше время расчета данной задачи. Если сравнивать расчеты, полученные при моделировании, и результаты реальных экспериментов, то при высокой точности построенных моделей разница может составлять менее 10%, что является хорошим показателем.

Наиболее эффективно применение FEM-решений в системах сквозного проектирования, нежели в виде отдельно стоящей системы. В этом случае участники процесса проектирования сразу видят результаты моделирования работы их изделия. Если анализируются разные варианты одного и того же изделия, то на основе результатов разработчик может выбрать наиболее оптимальную конструкцию. Специалист-расчетчик также видит изменения, происходящие в конструкции, в режиме реального времени и может либо давать рекомендации по необходимым изменениям, либо приступать к расчетам, если изменения уже внесены.

Могут ли подешеветь FEM-решения?

В ближайшее время стоимость FEM-решений снижаться не будет: они не рассчитаны на массового потребителя и выгода от их использования столь же высока, как и стоимость. Бесплатных систем под Windows в практике не встречалось, а ПО на базе Linux не имеет никаких гарантий достоверности результатов расчета и сервиса от разработчика, т. к. пишется добровольцами. Уход в "облака" представляется сомнительным. Российские предприятия пока не доверяют хранение ценной информации публичным "облакам", считая, что рабочая сеть надежнее. И параметры интернет-канала не всегда гарантируют полноценную работу расчетных систем. Кроме того, есть предприятия с особыми требованиями к информационной безопасности, им облачные технологии недоступны по соображениям сохранности гостайны.

Ирина Воронкина, руководитель отдела международного развития компании АСКОН,  Дмитрий Гинда, продакт-менеджер КОМПАС-3D

Фотографии предоставлены Deutsche Messe AG(1), АСКОН