MSC.Marc
Программный комплекс Marc, с 1971 года разрабатывавшийся MARC Analysis Research Corporation, а с 1999 года - MSC.Software Corporation, - мировой лидер в моделировании нелинейных процессов в механике, теплопередаче, электро- и магнито- статике и динамике, в акустике.
Хотя MSC.Marc является универсальной конечно-элементной программой, ее применение особенно эффективно для проведения углубленного анализа высоконелинейного поведения конструкций и решения задач теплопередачи. В дополнении к возможностям MSC.Nastran и MSC.Dytran по решению нелинейных задач, с помощью MSC.Marc возможно решение задач, по условиям которых конструкции подвергаются большим линейным и угловым перемещениям, материалы имеют нелинейные свойства или свойства, зависящие от истории нагружения, присутствует сложное контактное взаимодействие частей конструкции. Примерами таких задач являются анализ поведения резиновых уплотнений, анализ строительных (в том числе гидротехнических) сооружений с учетом свойств грунта, моделирование контакта зубчатых зацеплений и т.д.
Множество специальных типов анализа в среде MSC.Marc поддерживается полным набором конечно-элементных формулировок. Программа предусматривает возможность применения пользовательских подпрограмм, с помощью которых обеспечивается моделирование поведения изделия в особых ситуациях.
MSC.Marc работает на персональных компьютерах, рабочих станциях и суперкомпьютерах, предусматривается возможность параллельной обработки данных на ЭВМ, которые поддерживают эту функцию.
MSC.Marc - это:
- Одно- и многопроцессорный решатели Marc;
- Специализированный пре- и постпроцессор MSC.Marc Mentat;
- Интеграция с MSC.Patran
Основные особенности решателя MSC.Marc
Линейный анализ
- Суперпозиция вариантов нагружения
- Анализ осесимметричных тел
Нелинейный анализ
- Адаптивное управление нагрузкой (статическая, динамическая, за пределами потери устойчивости, трение, теплопередача)
- Автоматическая адаптация временного шага решения задачи
- Методы решения на основе длины дуги в пространстве "нагрузка - перемещение"
- Методы решения на основе невязки
- Возможность задания пользователем шага по нагрузке и времени
Большие перемещения и конечные (малые) деформации
- Стандартная и усовершенствованная формулировки Лагранжа
- Линейный и нелинейный анализ устойчивости
- Анализ устойчивости при наличии трения
- Анализ поведения конструкции после потери устойчивости
- Учет пластичности в соответствии с гипотезой "FeFp"
- Автоматическая переразбивка модели с переносом промежуточных результатов расчета на обновленную сетку
Автоматический анализ контактного взаимодействия
- 2D и 3D контакты
- Возможность моделирования протяженных одномерных тел (например, моделирование свивки канатов)
- Возможность моделирования абсолютно жестких контактирующих поверхностей (дискретных или заданных аналитически)
- Возможность моделирования контакта элементов высокого порядка
- Возможность задания линейных и угловых перемещений, скоростей твердых поверхностей и тел, а также нагрузок, прикладываемых к ним
- Автоматическое задание закреплений
- Модели трения (в том числе модель "покой - скольжение", а также возможность использования модели пользователя)
- Динамический удар
- Сохранение результатов расчета контактного взаимодействия для постпроцессинга
- Сохранение результатов расчета контактного взаимодействия для последующего анализа результатов
Адаптивная генерация сетки
- Линейный и нелинейный анализ
- Возможность выбора критерия адаптации сетки
- Специальные опции для анализа с учетом контактного взаимодействия
- Возможность применения при любой геометрии
- Возможность использования при структурном анализе и анализе теплопередачи
- Дробление и укрупнение сетки
Динамический анализ
- Вычисление частот собственных колебаний
- Анализ переходных процессов
- Анализ модальной суперпозиции
- Методы прямого интегрирования:
- обобщенный метод Newmark'а;
- метод Houbolt'а;
- одношаговый метод Houbolt'а;
- явный метод центральных конечных разностей для анализа динамики
- Анализ частотного отклика
- Спектральный анализ
- Анализ с фиксированной или адаптивной величиной шага по времени
- Возможность моделирования движения с заданной величиной ускорения
Анализ теплопередачи
- Установившийся и переходной процессы
- Линейная и нелинейная теплопроводность
- Граничные условия для конвекции и излучения
- Конвективный теплообмен с заданной величиной скорости течения среды
- Внутренние источники тепла
- Диффузионный радиационный теплообмен
- Фазовые переходы, учет выделения / поглощения теплоты
- Адаптивное изменение временного шага при решении
- Диффузионный радиационный теплообмен
- Адаптивное изменение шага по времени при решении
Термомеханические эффекты
- Анализ термических напряжений
- Учет выделения тепла при пластических деформациях и трении
- Учет больших перемещений вследствие термических граничных условий
- Анализ напряжений с учетом пластики и остаточных напряжений
Модели разрушения
- Линейная и нелинейная модели
- Хрупкое и вязкое разрушение
- Модель хрупкого разрушения бетона
- Модель разрушения композитных материалов
Анализ жидких сред
- Уравнения Навье-Стокса в трехмерной формулировке
- Метод штрафов для моделирования несжимаемости
- "Ньютоновские" и "неньютоновские" жидкости
- Учет теплообмена в жидкостях
- Моделирование взаимодействия жидкостей и сплошных тел
- Моделирование теплообмена жидкостей и сплошных тел
Моделирование гидродинамического подшипника
- Расчет распределения давления и переноса (течения) смазки
Джоулево тепло
- Выделение тепла при протекании электрического тока
Акустический анализ
- Моделирование жестких отражающих поверхностей
- Вычисление частот собственных колебаний и анализ переходных процессов
- Совместный акустический анализ конструкции и среды
Электростатический анализ
- Вычисление характеристик поля в плоской и трехмерной постановках
Магнитостатический анализ
- Вычисление характеристик поля в плоской и трехмерной постановках
- Нелинейные соотношения B - H
- Моделирование постоянных магнитов
Анализ электромагнитного поля
- Уравнения Максвелла в полной постановке
- Анализ в частотной и временной областях
Граничные условия
- Механические нагрузки (сосредоточенные, распределенные, центробежные, кориолисовы, объемные, гравитационные)
- Термические нагрузки
- Волновое нагружение балок и труб
- Предварительные напряжения и деформации
- Кинематическое (жесткое) закрепление
- Упругое закрепление
- Преобразование степеней свободы из одной системы координат в другую (для задания соответствующих граничных условий)
- Межузловые связи (ограничение взаимного перемещения)
Оптимизация и анализ чувствительности конструкции
- Анализ чувствительности изделия к конструктивным изменениям при статических нагрузках
- Анализ чувствительности частотных свойств изделия к конструктивным изменениям
- Возможность оптимизации переменных проектирования, характеристик материалов и параметров композитов
- Возможность задания нескольких вариантов нагрузки
- Эффективность при большом количестве переменных проектирования
Типы решателей
- Усовершенствованный прямой профильный решатель
- Усовершенствованный прямой решатель для систем уравнений с разреженными матрицами
- Итеративный решатель усовершенствованным методом сопряженных градиентов с предварительным улучшением обусловленности матриц
- "Несимметричный" решатель
- Решатель для ЭВМ с "двойной" точностью
Параллельные вычисления
- Используемый метод распараллеливания - метод декомпозиции исследуемой области
- Высокая производительность на ЭВМ с различной архитектурой: с общей и распределенной памятью, на сетевых компьютерах
Пользовательские подпрограммы
- Более 100 подпрограмм для "настройки" MSC.Marc для решения конкретных задач:
- параметризация геометрии;
- материалы со специальными свойствами;
- сложные нелинейные граничные условия;
- и т.д.
Возможности, уменьшающие трудоемкость использования программы
- Возможность "переноса" результатов расчета осесимметричной конструкции на соответствующую трехмерную модель для дальнейшего анализа
- Адаптивное изменение шага решения по времени
- Автоматический контакт между телами
- Настройка параметров программной среды пользователем
- Динамическое распределение памяти
- Полная интеграция с пре- / постпроцессором MSC.Marc Mentat
- Интеграция с MSC.Patran
- Представления результатов расчетов в формате программы Hypermesh
Модели материалов, использующиеся в MSC.Marc
Упругая линейная модель
- Изотропные, ортотропные и анизотропные материалы
Упругопластическая модель
- Изотропное, кинематическое или комбинированное упрочнение с критерием текучести Мизеса
- Критерий текучести Drucker-Prager'а
- Модель материала, разработанная в Национальной лаборатории Ок-Ридж (США)
- Упрочняющиеся и разупрочняющиеся материалы
- Пять моделей упрочнения материала
- Учет эффекта скорости деформации
- Анизотропическая пластичность по гипотезе Hill'а
- Закон текучести Prandtl-Reuss'а
- Температурно-зависимые свойства материалов
- Модель Gurson'а для моделирования пластичности металла
- Законы текучести, задаваемые пользователем
- Возможность дополнения пользователем базы данных по материалам
Эластомеры
- Нелинейная упругость в стандартной и усовершенствованной лагранжевой постановке
- Обобщенная модель Mooney-Rivlin'а
- Модель Ogden'а
- Модель Boyce-Arruda
- Модель Gent'а
- Модель материала с большой сжимаемостью (пена)
- Упруго-вязкая модель с возможность больших деформаций
- Моделирование повреждения и разрушения эластомера
- Возможность использования пользователем собственной модели энергии деформации
Гиперэластичность
- Обратимая нелинейная упругость
"Жестко-пластичное" течение материала
- Быстрый анализ листовой штамповки
- Явный и неявный алгоритмы решения
- Моделирование суперпластического формования
Ползучесть
- Моделирование формоизменения или изменения объема
- Представление величины деформации линейной или экспоненциальной зависимостью
- Температурная зависимость характеристик ползучести
- Модель материала, разработанная в Национальной лаборатории Ок-Ридж: комбинация ползучести, пластичности и зависимости от цикличности нагружения
Вязкоупругость
- Модели Maxwell'а и Kelvin'а
- Учет "истории" деформирования (при малых и больших уровнях)
- Учет температурных зависимостей при моделировании реологических эффектов
- Модель вязкоупругого термического расширения Narayanaswamy
- Модели изотропных и анизотропных материалов
Вязкопластичность
- Комбинация модели пластичности и модели ползучести Maxwell'а
Порошковая металлургия
- Вязкопластичная модель порошковых материалов
- Моделирование процесса горячего прессования при постоянном давлении
- Моделирование изменений температуры и давления
Композитные материалы
- Слоистые пластины и оболочки
- Упругопластическое поведение материала
- Произвольная (назначаемая пользователем) ориентация свойств материала
- Назначаемая пользователем ориентация волокон в каждом слое
- Многочисленные критерии разрушения материала:
- максимальное значение напряжения;
- максимальное значение деформации;
- критерий Tsai-Wu;
- критерий Hill'а;
- критерий Hoffman'а;
- критерий, заданный пользователем
- Моделирование прогрессирующего разрушения
Объемно-эластичные материалы и грунт
- Поверхность предельного состояния как функция объемного давления
- Линейная или параболическая модели Mohr-Coulomb'а
- Модифицированная модель Cam-Clay'а
- Полнофункциональное моделирование взаимодействия жидкости и грунта
Бетон
- Разрушение при низком растягивающем напряжении
- Поверхности разрушения
- Моделирование арматуры
Элементы, поддерживаемые MSC.Marc
В MSC.Marc более 140 элементов
- Элементы обеспечивают моделирование больших линейных и угловых перемещений, конечных деформаций
- Элементы низкого и высокого порядков
- Элементы с упрощенным интегрированием с контролем безэнергетических форм деформации ("hourglass control")
- Возможность моделирования влияния приложения нагрузки на жесткость исследуемого объекта
- Элементы арматуры (в бетоне)
- Элементы только со степенями свободы "линейное перемещение" для моделирования композитных материалов без изгибных свойств
Основные особенности пре / постпроцессора MSC.Marc Mentat
Функциональность
- Полностью интегрирован с решателем MSC.Marc
- Использует стандарт OpenGL
Системы координат
- Прямоугольные, цилиндрические, сферические, полярные, конические системы координат
- Возможность использования вспомогательной координатной сетки
Геометрическое моделирование
- Точки
- Кривые (линии, полиномы, дуги, окружности, скругления, кубические сплайны, NURBS-кривые, кривые Безье)
- Поверхности (четырехугольные поверхности, цилиндры, сферы, линейчатые поверхности, поверхности Безье, поверхности движения, поверхности вращения, NURBS-поверхности, ограниченные поверхности и др.)
Геометрические преобразования
- Перемещения (линейные и угловые), масштабирование
- Вытягивание
- Корректировка CAD-геометрии (перед генерацией сетки)
Объемное (солидное) моделирование
- Геометрическое ядро ACIS
- Создание объемных тел (солидов) на основе геометрических примитивов (аналитически определенных поверхностей, блоков, сфер, цилиндров, конусов, торов)
- Булевские операции (объединение, пересечение, вычитание)
- Операции над примитивами ACIS (перемещение, вращение, масштабирование, дублирование, симметрирование)
- Импорт и экспорт ACIS-совместимых геометрических данных
Генерация конечно-элементной сетки
- Полная ассоциативность узлов и конечных элементов с точками, кривыми и поверхностями: модификация геометрии вызывает соответствующие автоматические изменения в структуре сетки
- Усовершенствованный алгоритм создания "трех-" и "четырехугольных" сеток
- Вытягивание сетки вдоль кривой
- Автоматический генератор тетраэдральной сетки
- Генератор гексаэдральной сетки
- Возможности генератора сеток
- Задание количества узлов вдоль границы
- Полностью автоматическая генерация сетки на поверхностях общего вида
- Преобразование кривых в одномерные конечные элементы
- Преобразование поверхностей в регулярные сетки
- "Стыковка" сеток:
- разбивка элементов;
- сдвиг узлов;
- изменение типа элементов;
- перегенерация сетки
- Возможность задания параметров генерируемой "переходной" сетки
- Различные типы конечных элементов
- Балки (2-х и 3-х узловые)
- Треугольные оболочечные элементы (3-х и 6-ти узловые)
- Четырехугольные оболочечные элементы (4-х, 6-ти, 8-ми, и 9-ти узловые)
- Тетраэдры (4-х и 10-ти узловые)
- Пятигранные призмы (6-ти и 15-ти узловые)
- Гексаэдры (8-ми, 12-ти, 20-ти и 27-ми узловые)
Интеграция пре / постпроцессора с решателем
- Полная поддержка опций задания нагружения, краевых и начальных условий
- Полная поддержка нелинейных материалов
- Алгоритм аппроксимации характеристик нелинейных материалов
- Возможность задания пользователем свойств материалов в базе данных
- Возможность задания пользователем функциональных зависимостей свойств материалов
- Опции задания свойств композитных материалов (ориентации свойств, слоев и т.п.)
- Опции определения геометрических характеристик
- Вычисление характеристик поперечных сечений стержневых, балочных и оболочечных элементов
- Визуализация поперечных сечений элементов
- Опции определения характеристик контактного взаимодействия
- Поддержка аналитически задаваемого контакта поверхностей
- Поддержка контакта между телами
- Поддержка самоконтакта
- Многочисленные модели трения
- Контакт между узлами
- Поддержка опции управления моделированием контактного взаимодействия
- Опции анализа с адаптацией
- Задание межузловых связей
- Управление решением
- Назначение вида анализа
- Выбор решателя
- Проверка подготовленных для решения исходных данных
- Подключение пользовательских подпрограмм
- Мониторинг процесса решения
- Управление шагом решения по времени
- Управление итерационным процессом
- Управление рестартом
- Активация / деактивация элементов
- Управление процессом вывода результатов
Визуализация результатов решения
- Форма деформации
- Величина контактного давления между поверхностями
- Индикация результатов цветом
- Амплитудные значения
- Графические зависимости
- Изолированные области
- Результаты переразбивки сетки
- Анимация
Фотореалистическая визуализация с использованием алгоритма трассировки лучей
Ввод-вывод, CAD- и CAE-интерфейсы
- Импорт / экспорт данных в форматах ACIS, IGES, VDAFS, VRML, STL
- Вывод графической информации в форматах Postscript, GIF, TIFF, BMP, JPEG
- Интерфейсы с CAD и CAE программами:
- MSC.Patran;
- MSC.Nastran;
- CATIA;
- AutoCAD;
- Intergraph;
- CMOLD;
- PTC Pro/Engineer;
- SDRC I-DEAS Master Series
Характеристики
Разработчик | MSC.Software |