Гадание на кофейной гуще отменяется - низвержение эмпирического метода в проектировании

Современные 3D-системы автоматизированного проектирования прочно обосновались уже практически во всех областях машиностроения. Они колоссально увеличивают производительность работы конструктора, помогают предотвратить ошибки на этапе разработки проекта, оказывают ощутимую поддержку департаментам продаж благодаря мощным возможностям визуализации, позволяющим создать трехмерную модель изделия до его реального изготовления. Трехмерная модель также обеспечивает лучшие условия для проведения анализа методом конечных элементов (МКЭ).

В настоящее время программное обеспечение для анализа методом конечных элементов столь продвинуто и удобно, что даже проектировщики, которые никогда не работали с пакетом МКЭ прежде, не имеют никаких проблем с его использованием. 3D CAD-система Autodesk Inventor Professional предлагает ряд специализированных модулей, включающих мощную функциональность для анализа МКЭ, позволяющую выявлять критические элементы в ходе процесса проектирования. Он может не только создать модель детали или узла, которые необходимо спроектировать, но и произвести анализ МКЭ, потому что в него интегрированы ключевые функциональные возможности пакета DesignSpace компании ANSYS. Вычисления, которые раньше по причинам их высокой стоимости и сложности были прерогативой крупных центров корпоративных разработок и специалистов по МКЭ, теперь доступны любым инженерам и конструкторским бюро.

Интеграция с ANSYS

Анализ напряжений и деформаций для пластины под нагрузкой с помощью модуля МКЭ в Autodesk Inventor Professional

Быстрее и точнее

Функциональность МКЭ, включенная в пакет Autodesk Inventor Professional, обеспечивает проектировщиков мощными возможностями анализа. Грубые вычисления и оценки остались в прошлом. Для многих конструкторов этот продукт стал воплощением их мечты. Анализ уровней напряжений и натяжений всех критических элементов теперь стал совершенно банальной задачей. Это означает, что разработчики могут в едином пакете оптимизировать геометрическую модель изделия с точки зрения его прочности и безопасности и быстро вносить в его геометрию необходимые изменения. Причем, за минимальный отрезок времени можно обсчитать несколько вариантов оптимизации. Отпадает также необходимость в сторонних специалистах и длинных цепочках всевозможных согласований. Система легка в эксплуатации и может быть освоена за очень короткое время. Проектировщики могут обнаружить проблемные области в течение считанных минут на собственных рабочих местах. Кроме того, теперь не нужно специально создавать МКЭ-сетку - Autodesk Inventor Professional сделает это автоматически.

Лучше проекты - ниже затраты

Анализ теперь доступен на ранней стадии разработки изделия. Слабые места, соответственно, могут быть устранены в самом начале. Можно произвести оперативное сравнение вариантов проекта и выбрать лучший из них. Вы можете, например, запустить быстрый тест на жесткость конструкции станка, чтобы рассчитать и предотвратить возможные погрешности в его дальнейшей работе. То есть уже на стадии разработки анализ МКЭ позволяет установить, что, например, стол фрезерного станка резонирует, потому что его собственная частота совпадает с частотой вращения привода, и, соответственно, внести необходимые изменения в проект. Результат - оптимизированные продукты, большая безопасность, меньше дорогих опытных образцов и более короткий период общего процесса разработки.

Коробка передач, разработанная и проанализированная в Autodesk Inventor Professional

Автоматическая генерация МКЭ-сетки в Autodesk Inventor Professional

Большинство издержек производства определяется материалами и весом изделия. Чрезмерно габаритные детали не только увеличивают материальные затраты, но могут также привести к более высоким расходам на эксплуатацию, хранение, сборку и транспортировку. Всего этого можно избежать благодаря анализу методом конечных элементов.

Частотный анализ коробки передач, выполненный в Autodesk Inventor Professional

Модуль МКЭ в Autodesk Inventor Professional позволяет определять и избегать резонанса частот

В прошлом большинство аналитических задач на предприятиях были отданы на аутсорсинг, что приводило к временным задержкам, дополнительным усилиям на координацию действий и более высоким расходам. Помимо всего прочего с Autodesk Inventor Professional пользователи приобретают опыт, который позволит сэкономить время и деньги на будущих проектах.

Легкость использования

Модуль МКЭ в Autodesk Inventor Professional поддерживает вычисление напряжений, натяжений и запаса прочности, а также определяет собственные частоты деталей. МКЭ-сетка автоматически генерируется и анализируется непосредственно на CAD-модели. Выбор материалов, соответствующие спецификации, параметры нагрузок и давлений могут быть непосредственно введены в пользовательский интерфейс Inventor’a из приложения, в котором конструктор привык работать. Сразу после ввода данных простым щелчком мыши можно начинать анализ. Получаемые результаты кодируются цветом, что позволяет сделать их предельно наглядными. Например, все области низкого напряжения на чертеже выделены синим, а все высокие - красным. И чтобы дать более полную картину поведения изделия под нагрузкой, напряжения и деформации показываются на экране в режиме анимации.

Анализ МКЭ в Autodesk Inventor Professional может быть выполнен в контексте сборки

Деформации, показанные в режиме экранной анимации

"Демократизация" МКЭ

Если функциональности МКЭ в рамках Autodesk Inventor Professional недостаточно, например, при анализе на гибкость и термические воздействия, вы можете передать данные МКЭ из Inventor’a непосредственно в ANSYS DesignSpace.

В то время как крупные автомобильные корпорации продолжают использовать дорогостоящие специализированные программные пакеты для решения сложных проблем, связанных с термодинамикой и деформациями, возникающими при авариях, все больше компаний в разных отраслях машиностроения используют инструменты МКЭ, в том числе входящие в состав Autodesk Inventor Professional, чтобы экономить время и деньги и улучшать качество своих продуктов. Демократизация анализа методом конечных элементов означает, что каждый разработчик может теперь использовать профессиональные инструменты анализа и отказаться от работы вслепую.

RM Magazine №4, 2005

По материалам компании Autodesk