Рубрика «CAE»

Сдал сопромат — можно жениться!

Введение

Метод конечных элементов (МКЭ или FEM, у них за рубежом) прочно вошел в практику инженерных расчетов при проектировании сложных систем. В значительной степени это касается прочностных расчетов механики. Применения этого метода, реализуемого соответствующим программным обеспечением существенно сокращает цикл разработки конечного устройства, позволяя исключить массу экспериментальных проверок, необходимых при использования классических расчетов на основе методов сопромата и строительной механики. На текущий момент разработана масса прикладного ПО, реализующего МКЭ. Во главе угла стоит мощный ANSYS, по бокам от него и в почетном удалении — CAD-системы со встроенным FEM-модулем (SolidWorks, Siemens NX, Creo Parametric, Компас 3D).

CalculiX силен, но труден и непонятен. Исправим это?
Изучаем сопромат с CalculiX - 1

Естественно, МКЭ проник и в сферу образования — чтобы использовать его в реальных задачах, нужна подготовка соответствующих специалистов. В столицах, в крупных технических вузах обстановка в этой области более-менее нормальная, да и у нас в регионе тот же ANSYS применяется, например, на кафедре теории упругости ЮФУ. Но по периферии, в узко специализированных и не богатых университетах ситуация плачевна. И всё просто — ANSYS стоит порядка 2 млн. рублей за одно рабочее место, а место требуется не одно. К сожалению не все вузы могут позволить себе выложить 30-40 миллионов на организацию компьютерного класса для обучения применению МКЭ.

Одной из альтернатив может служить применение в учебном процессе свободного ПО. К счастью таковое ПО имеется. Однако, русскоязычных материалов по его использованию практически не существует. Исправляя эту ситуацию, данную статью я собираюсь посвятить в введению в CalculiX — открытый, свободный программный пакет, предназначенный для решения линейных и нелинейных трёхмерных задач механики твёрдого деформируемого тела и механики жидкости и газа с помощью метода конечных элементов.
Читать полностью »

При своей работе коробка передач, используемая для передачи энергии от двигателя к колесам, достаточно сильно шумит. Первая причина данного нежелательного эффекта состоит в том, что поперечные и осевые силы, возникающие в результате передачи энергии от одного вала к другому с помощью шестерни, оказывают нежелательное механическое воздействие на подшипники и корпус. Вторая причина — гибкость различных компонентов коробки передач, в том числе подшипников и корпуса, что также может приводить к вибрации. Переменная жесткость зубчатого сцепления в коробке передач вызывает постоянную вибрацию, передающуюся на корпус, который, в свою очередь, тоже вибрирует и передает энергию окружающей жидкости, например, трансмиссионному маслу, в результате чего в ней возбуждаются акустические волны.

Для эффективного снижения уровня шума в таких комплексных динамических системах на ранних стадиях проектирования инженеры-разработчики нередко прибегают к численному моделированию. Под катом на примере 5-ступенчатой механической синхронизированной коробки передач мы опишем и покажем методику такого исследования в COMSOL Multiphysics®, включающего прочностной анализ механического контакта зубчатого зацепления, анализ динамики многотельной системы редуктора в сборе и акустический анализ шума, создаваемого работающей коробкой в окружающем пространстве.

Моделирование вибраций и шума в коробке передач автомобиля - 1Читать полностью »

В Большом адронном коллайдере (БАК), подземном ускорителе частиц длиной 27 километров, пересекающем границу между Швейцарией и Францией, два пучка частиц сталкиваются друг с другом, двигаясь со скоростью, близкой к скорости света. Результаты высокоэнергетических столкновений дают нам информацию о фундаментальных взаимодействиях и простейших составляющих материи. Для того, чтобы удерживать пучки на круговой траектории внутри ускорителя, требуется постоянное воздействие магнитного поля. Отвечают за это сверхпроводящие дипольные магниты, которые с помощью сильного магнитного поля отклоняют пролетающий сгусток частиц на небольшой угол.

Разработка и поддержание работоспособности таких комплексных электротехнических систем — очень важная инженерная задача, в которой используются современные инновационные решения. В своей заметке мы расскажем о том, как с помощью мультифизического моделирования в COMSOL Multiphsycics® инженеры Европейского центра ядерных исследований (CERN) исследовали переходные процессы в сверхпроводящих магнитах и магнитных цепях БАК для создания системы защиты от отказов, которая позволит избежать дорогостоящего простоя систем охлаждения коллайдера.

Анализ срывов сверхпроводимости магнитов Большого адронного коллайдера в CERN - 1Читать полностью »

Моделирование физических процессов при разработке электроники: почему и для чего? - 1

Разработка корпусов для электроники — одна из наших любимых тем на Хабре. Мы уже рассказывали о роли промдизайна, разработке конструкции и производстве прототипов, но пока не затрагивали одну из самых интересных и важных тем — испытания спроектированных устройств, как виртуальные, так и реальные.

Выдержит ли корпус удар в трех плоскостях? Деформируется при экстремальных температурах? Хорошо ли продумана внутренняя система охлаждения электроники? Ответить на эти вопросы можно двумя способами. Первый: провести испытания готового устройства (прототипа) в реальной жизни и по результатам отправить его на доработку. Второй: провести виртуальное моделирование физических процессов и скорректировать проблемные места на этапе разработки. Это гораздо быстрее и эффективнее, так можно получить рабочие прототипы уже на первой итерации. Давайте рассмотрим оба варианта на реальных проектах…
Читать полностью »

В рамках нашего блога, помимо пользовательских историй и рассказов о функционале пакета, мы планируем освещать наиболее интересные события, посвященные численному моделированию и использованию пакета COMSOL Multiphysics®.

Сегодня мы анонсируем основные нововведения предстоящего релиза COMSOL Multiphysics® версии 5.3a, а также темы презентаций приглашенных докладчиков, запланированных на день COMSOL в Москве 26 октября.

image

Читать полностью »

Возникновение электрического дугового разряда на орбитальных спутниках трудно предсказуемо и часто приводит к отказу системы. Инженеры Института сильноточной электроники (г. Томск, Россия) используют мультифизическое программное обеспечение COMSOL Multiphysics® для обнаружения критических областей возникновения пробоев, а также для оптимизации защиты бортового оборудования.

Определение областей возникновения электрической дуги в электронике спутниковых систем - 1Читать полностью »

CalculiX — довольно известный в узких кругах пре/постпроцессор и решатель для задач механики деформируемого твёрдого тела и задач механики жидкостей и газов. Основной код полностью написан коллективом из двух человек — их имена «в вольной русской транскрипции» Гидо Донт (решатель), Клаус Виттиг (пре/пост). Дополнительно к основному коду можно найти удобный функциональный графический Launcher для подготовки расчётного файла. Чуть более подробная информация есть в русской Вики, несколько лет назад вбитая мною и ещё парой неравнодушных пользователей (ETCartman и Пруль, привет! К слову, могу подозревать, что ETCartman написал CalculiX Launcher, но это история, покрытая тайнами никнейнов).

С точки зрения рядового российского инженера, CalculiX не столь важное и необходимое в повседневной работе ПО, чтобы обращать на него внимание. Совсем иначе на CalculiX могут взглянуть научные сотрудники, ранее проводившие вычислительные эксперименты в Abaqus — CalculiX фактически является открытым клоном Abaqus, поскольку родоначальник у них один — Гидо Донт.

Большие два плюса CalculiX — кроссплатформенность и открытость исходников. Большие два минуса — практически полная неизвестность среди инженеров в СНГ и несколько меньший функционал по сравнению с Abaqus. Тем не менее, я решился сделать небольшую заметку о том, как получить бинарник CalculiX с поддержкой решателя на CUDA, в слабой надежде, что кому-нибудь на просторах СНГ данная информация пригодится.
Читать полностью »

На прошедшей неделе в блоге экономистов Банка Англии прозвучало:
«В глобальном технологическом сообществе растут тревоги, вызванные слабой готовностью развитых экономик к следующей промышленной революции. Ее наступление может значить замещение миллионов преимущественно низкоквалифицированных рабочих, крах многих, существующих долгое время, но медленно адаптирующихся компаний, существенное увеличение разницы в доходах общества и растущую промышленную концентрацию, связанную с резким ростом относительно небольшого количества мультинациональных технологических корпораций.

image
Читать полностью »

Хочу рассказать про мою идею и о том, как я попытался воплотить её в жизнь. Устройство представляет собой усилитель мышц голени (голеностопа), который работает по принципу аккумулирования энергии в пружине. В статье я постарался изложить весь путь, который прошел. Также хочу сказать, что это был мой первый опыт в области работы с реальным конструированием, а также это мой дипломный проект.

Усилитель мышц голени - 1
Читать полностью »

Компания Эврика провела опрос трех компаний — разработчиков САПР, какие технологии они считают новыми.

image
Сейчас то время, когда новые релизы от производителей САПР появляются на рынке, и это интересное время. Много говорится об изменении парадигм, будущих тенденциях, и новой уникальной возможности продвижения вперед инженерных и дизайнерских решений. Интересно, что у разных производителей немного общего, многие из них берут на вооружение принципиально разные концепции, что приводит к появлению некоторых действительно новых и уникальных предложений.
Читать полностью »