Применение современных программных комплексов для аэрации и ветрозащиты городских территорий
Введение
Повышенный стандарт качества, высокие эксплуатационные характеристики, именно это нужно современному производству. Вследствие этого во многих отраслях промышленности сейчас все чаще можно встретить использование композиционных материалов, они не только технологичны, но и гораздо более эффективны. Создавая новый композит, проектировщик может задавать ему характеристики, которые будут значительно превосходить свойства традиционных материалов, например, при выполнении какой-либо работы в механизме, но при этом уступающей им в каких-либо других моментах. Это говорит о том, что композит по определенным параметрам уступает традиционному материалу, именно поэтому для каждого изделия инженер должен проводить индивидуальные расчеты, только так он сможет найти оптимальное решение для материалов производства. Что касается механического поведения композиции, то она определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, и помимо этого прочностью связей между ними. От выбора исходных компонентов и технологий их совмещения зависят характеристики и свойства создаваемого изделия. После совмещения армирующих элементов и матрицы получается композиция, которая обладает характеристиками, отражающими не только исходные его компонентов, но и включающий новые свойства, а ими не обладают изолированные компоненты. Но не стоит забывать о том, что разработка новых технологий производства изделий на основе композита сопряжена с большими затратами. В среднем на проведение всего лишь трех испытаний большого композитного изделия обычно уходит около 6 недельи помимо этого требует значительных денежных вложений.
Возникает разумный вопрос: «Как справиться с издержками?». Одним из вариантов решения этой проблемы - применение специализированного программного обеспечения, которое будет моделировать всю цепочку производства и эксплуатацию изделий, это поможет уйти от физических прототипов, а также от испытаний в процессе разработки проекта. С помощью расчета становится возможным получить прогноз всех основных дефектов, а это, в свою очередь, дает возможность для специалистов оценить изменение заготовки в процессе производства. Также следует отметить, что численное моделирование открывает новые возможности для исследования различных технологий производства композитных конструкций, а при необходимости, позволяет оперативно редактировать параметры. При таком подходе можно добиться значительного сокращения времени разработки проекта, а также количества прототипов, именно это дает возможность оценивать данную методику как наиболее экономичную.
Основным содержанием настоящей статьи является анализ программных продуктов с целью выявления наиболее эффективных решений для проектирования, проведения расчёта, моделирования и анализа производства изделий из композиционных материалов, показать возможности, преимущества и значимость современных подходов, которые реализуются через программные комплексы. Современные программные комплексы для проведения компьютерного моделирования.
Современные программные комплексы для проведения компьютерного моделирования процессов ветрозащиты и аэрации.
Сегодня мы имеем огромное количество программных продуктов по компьютерному моделированию, которые используются в самых разных отраслях промышленности. Работа большинства программ базируется на методе конечных элементов, а он является численным методом решения дифференциальных уравнений с частными производными, а также интегральных уравнений, которые возникают при решении задач прикладной физики. Данный метод очень широко используется для решения задач механики деформируемого твёрдого тела, гидродинамики, теплообмена и электродинамики. Это дает возможность решить большой круг инженерных задач.
Конечно-элементарные задачи можно поделить на несколько групп. К первой группе можно отнести самые сложные и дорогостоящие программные комплексы, которые обладают большими возможностями (ANSYS, COMSOL). Прежде всего, они нужны для моделирования процессов из разной области физических явлений, пользующихся популярностью у ведущих мировых производителей оборудования и техники. Они также смогли хорошо зарекомендовать себя за счет высокой точности производимых исследований. Следующая группа программ связана с их частной разработкой. Такие частные решения необходимы для специализированных задач в исследуемой области, это объясняется, в первую очередь, стремлением авторов создать как можно более простой и компактный инструмент для работы, этот момент существенно сужает их возможности. Помимо этого есть огромное количество программных модулей, используемых для конечно-элементных расчётов, некоторые из них находятся в составе более крупных программных продуктов.
Чаще всего компании работают по следующему принципу: конструктор разрабатывает новый проект, технолог ограничивает с экономической точки зрения и возможности производства по имеющимся технологиям. Основная задача для людей, которые работают на специализированном программном обеспечении, это перепроверка в своих расчётах конструктора. Они должны смоделировать работу изделия с используемыми материалами, а также предложить доработки, уменьшить уровень напряжений или убрать возникающий концентратор напряжений. Однако, бывают задачи, которые решаются компьютерным моделированием, помогающим полностью переработать новый проект.
Уже более тридцати лет программный комплекс АNSYS является одной из наиболее мощных и самой популярной конечно-элементной расчётной системой в мире (более миллиона только легальных пользователей в 117 странах мира, около 98 тыс. промышленных инсталляций, около 128 тыс
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. "университетских" (т.е. некоммерческих, исследовательских) инсталляций. Клиентская база компании ANSYS достаточно разнообразна, в нее входят большинство крупнейших промышленных корпораций мира, что говорит об актуальности программного комплекса ANSYS в решении поставленных заказчиком задач, данный комплекс популярен среди крупнейших компаний благодаря своим широким возможностям, удобстве в обучении, даже высокая цена не смогла остановить рост популярности ANSYS. Не мало важным фактом является то, что результаты исследований этой компании используются для исследований на передовых промышленных предприятиях в России. ANSYS первой осуществила решение связанных многодисциплинарных задач,смогла включить собственный язык программирования APDL. Отличительной чертой программы является файловая совместимость всей линейки продуктов ANSYS абсолютно для всех поддерживаемых платформ. Универсальность программы дает возможность использовать одну и ту же модель для решения таких связанных задач, как прочность при тепловом нагружении, влияние магнитных полей на прочность конструкции, а также тепломассоперенос в электромагнитном поле.
Рис.1. Воздействие ветра на комплекс сооружений.
В свою очередь, возможности постпроцессинга ANSYS позволяют детально изучить поведение изделия при нагрузке. Пользователь может просматривать результаты как в общем, для всей конструкции, так и детально – на уровне отдельного слоя. Отличительной особенностью ANSYS Composite PrepPost является наличие уникальных алгоритмов для моделирования складкообразования (драпировки), что позволяет учитывать в расчёте ориентацию волокон в слоях, даже в случае сложной геометрической формы изделия. Основные недостатки: высокая стоимость, сложность в освоении.
Рис.2.Интерфейс программного комплекса Ansys.
COMSOL – основан на новейших численных методах расчёта, является своего рода универсальной программной платформой для создания компьютерных моделей различных физических задач (рис. 1). Обладает больше, чем 30 дополнительными продуктами, которые дают возможность увеличить платформу для моделирования, при помощи особенных физических интерфейсов и инструментов для электрических, механических, гидродинамических и химических систем. Несет в себе огромные возможности в области изучения материалов при напряжённо-деформированном состоянии. Доп.интерфейсы позволяют использовать использование в пакете COMSOL для технических вычислений, САПР и автоматизации проектирования электронных приборов. Программный комплекс COMSOL, имеет схожий функционал с программным комплексом ANSYS, отличительной чертой можно назвать то, что COMSOL практически является инструментом пакета MATLAB и работает под его управлением, таким образом все имеющиеся возможности программирования, доступные в MATLAB, возможно использовать и в COMSOL. К примеру, при обработке результатов расчёта. Основными же недостатками можно назвать дороговизну данного программного комплекса, а также отсутствие учебной литературы, локализованной на русский язык, как следствие освоение программного комплекса COMSOL имеет некоторую сложность.
451485000
Рис.3.Интерфейс программного комплекса COMSOL.
ABAQUS-данный программный комплекс имеет универсальное назначение в применении и функционале. Свое предназначение ABAQUS имеет как в проведении сложных инженерно-технических работах и опытах, так и в образовательных целях, данный программный комплекс может быть использован в таких сложнейших отраслях как авиа и автозаводы, а также в в создании сложнейшей электроники. При моделировании различных воздействий в комплексе ABAQUS возможно широких весьма широкий спектр задач. Программный комплекс ABAQUS создавался с целью решения сложнейших и ответственных задач инженерии, учитывая их специфику и нелинейность решения, а также на проведение многодисциплинарного статического и динамического анализа в рамках единого алгоритма. Все это выделяет ABAQUS среди широкого спектра предоставленных технологическими компаниями продуктов. Отличия ABAQUS от других программ подобного уровня (программный комплекс ANSYS для анализа сильно нелинейных и быстротекущих процессов использует стороннюю программу LS-DYNA), дают возможность с помощью ABAQUS в рамках единого подхода решать многоцелевые задачи, сочетая преимущества явной и неявной схем конечно-элементного анализа и их комбинацию. К недостаткам относится низкая популярность в России и странах СНГ, ABAQUS предоставляет функционал, который подходит лишь для узких специалистов, также данный программный комплекс недостаточно локализован в русскоязычном сегменте, а именно обучающая литература отсутствует на русском языке.
8191533020000
Рис.4. Интерфейс программного комплекса ABAQUS.
Программный комплекс ABAQUS слабо пригоден для использования в моделировании воздействия аэрации и ветра на конструкции. В силу своих весомых недостатков затруднительно представить его в инженерных отделах России и стран СНГ.
Компания ESI Group (Франция) – является лидером в разработке и импорту ПО для создания информационных моделей и процессов производства композитных изделий, изучению их поведения в ходе использования и произведения испытаний в интересующих исследователей условиях. "Делкам-Урал" является официальным представителем ESI Group в России. Основными партнёрами в России являются ОАО "КАМАЗ-Металлургия", ОАО "Авиадвигатель", Организация ЗАО "ЦНИИ "ТрансЭлектроПрибор", Челябинский механический завод. Использование данного программного обеспечения этими компаниями говорит об актуальности и необходимости компьютерных комплексов в области высоких технологий, требующих большой ответственности при разработке и изготовлении высококачественной продукции, все эти компании являются ведущими в своих отраслях
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Задать вопрос
