isicad.ru :: портал САПР, PLM и ERP :: версия для печати

Статьи

30 декабря 2015

Комплексный подход к инженерному анализу в SolidWorks

Андрей Алямовский, Максим Шаломеенко

Андрей Алямовский Максим Шаломеенко

Авторы — сотрудники компании SolidWorks Russia

Содержание:

Вступление

Целью статьи до её написания был обзор функционала SolidWorks применительно к инженерным расчётам. Однако в процессе работы предсказуемая, в общем, нерациональность этой установки стала совсем очевидной из-за огромного объёма материала. Если ограничиться описанием задач из различных сфер деятельности, то результатом будет фрагментарность получившейся картины для «новых» читателей и отсутствие реального эффекта для тех, кто «в теме». В то же время, запрос на некое «системное» освещение вполне актуален, даже со стороны субъектов, имеющих навыки поиска информации на сайтах … SolidWorks ….

Собранная в одном месте и, по возможности, стилистически близкая информация помогает уточнить знания о конкретных инструментах, их взаимодействии, а также сформировать общее представление о потенциальных возможностях системы.

Несмотря на то, что наиболее рациональным (в частности со стороны поставщика программного обеспечения) является алгоритм, когда клиент излагает потребности, а продавец определяет состав ПО, иногда «заказ по каталогу» имеет право на существование. Многие ли сторонники поставки решения, а не продукта, приходя в автосалон, просят включить в автомобиль «функцию разбрызгивания жидкости и растирания её по стеклу тогда, когда на стекло попадёт другая, не очень чистая жидкость», а не заказать «дворник» с «датчиком дождя», как просто опции? Да и популярность системы самообслуживания относительно магазинов с продавцами, обоснована желанием конкретизировать потребности на тактильном (в разумных пределах) уровне, когда шоколадку можно пощупать (слегка), ощутив т. наз. продукт, а не попросить у продавца нечто «коричневое и сладкое» – «решение». В спешке покупатель осведомляется у персонала, где прилавок с пивом, но между банкой и бутылкой выбирает вполне самостоятельно, а между бутылкой маленькой и бутылкой большой – абсолютно самостоятельно. Это можно понимать, как совместную деятельность на этапе выработки концепции с персональной ответственностью при её реализации.

Полное отстранение заказчика от формирования решения может привести к известным несуразностям, когда описание устройства как «двуногого животного без перьев» (Аристотель vs Платон) после критики пришлось уточнять ограничением, чтобы это животное было общественным.

Ясно, что «решение» в целом более актуально на уровне коллективов и проектов, но для реализации прикладных потребностей это не всегда применимо – консультанта для любой задачи не приставишь к каждому инженеру, тем более с учётом национальной психологии, претендующей на творческую независимость. В этом смысле многоликость SolidWorks, как системы корпоративного уровня, при сохранении актуальности для малых групп (в том числе и внутри больших коллективов) вплоть до индивидуальных пользователей обеспечивает ему устойчивую популярность.

Продолжая цитировать классиков: «Винтовка рождает власть» (Мао Цзэдун. Тезис из речи «Вопросы войны и стратегии») и, проецируя это на наш случай, можно сказать, что информация о доступных инструментах побуждает их использовать вне выраженной потребности, инициативно.

Ну и последний (крайний) аргумент в пользу знакомства с функционалом в упорядоченном (вне гиперссылочного «хелпа») виде, что он (функционал) изрядной частью остаётся вне поля зрения пользователей различного уровня. Это объективная особенность человеческого поведения, когда, согласно некоей статистике, изрядная часть дорогостоящих автомобильных опций (по большей части, электронных) реально не используется. Однако если перед глазами присутствует напоминание о доступных инструментах, шансы на рост кругозора и даже квалификации растут. Если серьёзно, то тенденция перехода от «расчётов» при искусственных условиях к «виртуальным испытаниям», учитывающим контекст функционирования объектов, требует развитой эрудиции и системного мышления.

Наилучшей для изложения признаём табличную форму представления функционала с привязкой, по возможности, к конкретным конфигурациям продуктов, актуальным на сегодняшний день. Отметим, что не все модули обладают однозначной системой поставки, что определяется своеобразной политикой производителя, подталкивающей потребителя к взаимодействию с поставщиком (и наоборот). Однако даже если продавец программного обеспечения склонен к этой установке и имеет соответствующие инженерные кадры, структурированная информация полезна для службы продаж. «Решение» вне очевидного скелета ускользает из сознания, подобно тому, как в восприятии архитектурного образа плохо воспринимаются сущности, не обладающие так называемой тектоникой (Точная наука (или интуитивное искусство) построения конструктивного целого. В применении к искусству, термин тектоника обозначает зрительное (зримое) воплощение внутренней конструкции... (Википедия).

Не претендуя на эрудицию в истории САD, а основываясь на опыте, своём и коллег, можно утверждать, что SolidWorks является одним из лидеров в смысле включения самых разнообразных инструментов и, в частности, инженерного анализа в среду проектирования. Одному из авторов этой статьи довелось в середине 90-х годов осваивать CATIA V4 фирмы Dassault Systemes, коллегам, тогда же - I-DEAS фирмы SDRC и Pro/ENGINEER, PTC. В этих системах присутствовали или, как в случае I-DEAS, являлись базой, конечно-элементные программы и алгоритмы кинематики и динамики. Возможность не отвлекаться на межинтерфейсные процедуры при наличии своеобразной привычки их преодолевать привела к перестройке (Поскольку дело происходило в 90-х годах, то лучше сказать, перенастройке) сознания. В ситуациях, когда возникала необходимость одновременной работы в «изолированных» системах, имело место ощущение дискомфорта. Именно в SolidWorks идея тотальной интеграции стала одной из основополагающих, что в совокупности с собственными достоинствами, как CAD системы, гарантирует благополучное существование и развитие в течение десятилетий.

Концепция единого (или очень близкого) интерфейса, единых данных, общей, в значительной части, математики завоёвывает мир, порождая сообщество пользователей из многих сфер деятельности. В России же сформировался единый канал продаж и поддержки, что гарантирует квалифицированный отклик на любой запрос клиента. То есть, жизнь привела организационные формы в состояние, адекватное инструментам.

В данной публикации мы сосредоточимся на функционале модулей инженерного анализа в совокупности с конфигурациями SOLIDWORKS. Критерии, по которым отобраны модули – собственный круг задач, наличие численного алгоритма, самостоятельный (по функционалу) интерфейс, и, при наличии выбора, востребованность у пользователей. Ещё один критерий отбора – возможность реализации упомянутых виртуальных испытаний: прочностных, кинематических, гидродинамических, тепловых, оптических и светотехнических или имитации некоторых, наиболее востребованных технологических процессов. Некоторым отступлением является включение процедур анализа размерных цепей, поскольку они, как правило, используются тем же персоналом, что и, например, прочностные расчёты.

SW CAE 1

Рис. 1. Модули инженерного анализа во взаимодействии с базовыми конфигурациями

SOLIDWORKS Simulation

Семейство расчётных модулей SOLIDWORKS Simulation выполняет прочностные статические и динамические исследования (линейные и нелинейные) на основе метода конечных элементов (МКЭ). Семейство SOLIDWORKS Simulation включает следующие модули:
  • SOLIDWORKS Simulation
  • SOLIDWORKS Simulation Standard
  • SOLIDWORKS Simulation Professional
  • SOLIDWORKS Simulation Premium
Первый модуль - SOLIDWORKS Simulation - входит в состав конфигурации SOLIDWORKS Premium. Остальные три модуля поставляются отдельно.

Создание исследований и выполнение расчётов происходит непосредственно в среде SOLIDWORKS на основе собственных моделей или же деталей и сборок на базе произвольной импортированной геометрии.

Во всех конфигурациях SOLIDWORKS Simulation обеспечивается поддержка 64-разрядных операционных систем с доступом ко всей оперативной памяти. Также используется многоядерность и многопроцессорность при построении сетки и в расчёте.

SW CAE 2

Рис. 2. Расчётная конечно-элементная модель автоцистерны

Основной функционал семейства SOLIDWORKS Simulation приведен в таблице:

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬSOLIDWORKS PREMIUMSOLIDWORKS SIMULATION STANDARDSOLIDWORKS SIMULATION PROFESSIONALSOLIDWORKS SIMULATION PREMIUM

Виды исследований

Статический расчет
Прогнозирование многоциклового усталостного разрушения  
Расчёт резонансных форм и частот   
Расчёт форм и нагрузок потери устойчивости в линейной постановке  
Тепловой расчёт без учёта движения среды   
Имитации падения   
Расчёт сосудов давления по стандартам ASME с категоризацией нагрузок и линеаризацией напряжений  
Исследование подмодели   
Линейная динамика: модальный анализ; анализ случайных колебаний; гармонический анализ; анализ спектра отклика     
Физическая нелинейность — нелинейные модели пластичности, ползучести, вязкоупргости, гиперупругости, с эффектом памяти формы, сыпучая среда   
Геометрическая нелинейность — модели больших деформаций и перемещений   
Нелинейная динамика с явным и неявным решателями   
Многослойные композитные оболочки   

Инструменты создания расчетных моделей

Анализ качества трехмерных моделей
Двумерное упрощение (плоские и осесимметричные задачи теории упругости и теплопроводности)  
Плоские и осесимметричные нелинейные задачи   
Расчёт многотельных деталей и сборок
Различные типы механических контактов между деталями и способы их реализации: вход, выход, посадка с натягом посредством разнообразных алгоритмов
Контакт детали (тела) при самокасании
Тепловое сопротивление между деталями  
Тепловой расчёт деталей/сборок без учёта движения текучей среды (стационарный и нестационарный)  
Поддержка конфигураций детали/сборки
Учёт симметрии относительно плоскости и циклической симметрии с отображением результатов, учитывающих эти условия
Виртуальные соединители (штифты, болты, подшипники, пружины и т. д.)
Автопреобразование крепежей Toolbox к виртуальным соединителям  
Упругое основание и виртуальная стенка (жёсткая или податливая)
Виртуальные сварные швы в оболочечных моделях  
Дистанционные нагрузки, массы и перемещения; удалённые и распределённые массы
Включение и отключение перемещений в нелинейном анализе   
Параметрический анализ  
Параметрическая оптимизация   
Анализ подмоделей  
Доступ к базе данных SOLIDWORKS Material Web Portal  

Рис. 3. Результирующие перемещения и эквивалентные напряжения в модели автоцистерны

Инструменты создания сетки конечных элементов

Автогенерация сетки с возможностью управления размерами конечных элементов
Твердотельные, оболочечные и балочные конечные элементы, в том числе и в одной модели
Алгоритмы адаптации сетки
(h и p адаптация)
Упрощение модели для создания сетки

Задание связанных нагрузок

Термоупругая задача с назначением постоянных температур для тел или деталей
Импорт температурных нагрузок из Simulation  
Импорт нагрузок и температур от действия потока из Flow Simulation
Импорт динамических нагрузок из Motion в статические исследования для деталей
Инструменты визуализации и обработки результатов
Создание диаграмм и сохранение их в форматах BMP, JPEG, PNG и др.
Создание анимации деформированного вида и сохранение в формате AVI
Зондирование результата в точке (произвольном узле)
Кривые отклика в выбранных узлах
Отслеживание изменения результата при изменении параметров модели (Trend tracker)
Визуальное сравнение эпюр из различных исследований
Выделение «работающей» части конструкции для оценки возможности уменьшения объёма
Просмотр промежуточных результатов в процессе расчёта   

Инструменты передачи результатов

Отчет в формате Word
Публикация результатов в eDrawings
Сохранение деформированной формы детали/сборки как объекта импортированной геометрии (деталь или конфигурация) SOLIDWORKS  

SOLIDWORKS Flow Simulation

Семейство модулей SOLIDWORKS Flow Simulation предназначено для проведения газо- и гидродинамического анализа в среде SOLIDWORKS. В состав семейства входит базовый пакет Flow Simulation и дополнительные прикладные модули Electronics Cooling Module и HVAC (Heat Ventilating Air Conditioning) Module. Математической основой является метод конечных объёмов.

Инструмент не делает различия между твердотельными моделями, созданными в SOLIDWORKS, или импортированными. Обеспечивается поддержка 64-разрядных операционных систем с использованием всей доступной оперативной памяти. Также реализована управляемая пользователем многопроцессорность и многоядерность при генерации расчетной сетки и работе решателя, последовательное выполнение проектов и одновременный расчёт выбранных двух.

SW CAE 4

Рис. 4. Линии тока и диаграмма скорости потока при обтекании антенны

Основной функционал семейства SOLIDWORKS Flow Simulation приведен в таблице:

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬFLOW SIMULATIONFLOW SIMULATION & ELECTRONICS COOLING (Расчёт радиоэлектронных устройств)FLOW SIMULATION & HVAC (Расчёт вентиляции, отопления и кондиционирования)

Виды исследований

Двух- и трёхмерный анализ
Плоскости симметрии
Внутреннее и внешнее течение
Ламинарное, турбулентное течение и переходный режим
Нестационарное течение
Дозвуковое, трансзвуковое и сверхзвуковое течение
Расчёт относительной влажности в газах
Одновременный теплообмен теплопередачей и теплопереносом
Теплопередача в телах
Течение с учётом гравитации
Моделирование движения капель и частиц с прилипанием, отражением, частичным отражением и тепловым воздействием от среды без столкновения, разделения и агрегации и влияния на среду
Кавитация
Протекание постоянного тока и джоулев нагрев  

Свойства текучих сред, тел и поверхностей

Сжимаемая и несжимаемая жидкость
Сжимаемый газ
Реальный газ
Водяной пар
Неньютоновская жидкость
Смешивание сред одинаковой природы, а также идеального газа с водяным паром
Библиотека излучательных свойств поверхностей тел, в том числе с тремя моделями отражения: зеркальное, диффузное (ламбертово) и гауссово
Библиотека строительных материалов  
Библиотека контактных тепловых сопротивлений  
Библиотека типовых печатных плат  
Расширенная база материалов 

Инструменты создания расчетных моделей

Несколько исследований в одной модели SOLIDWORKS
Автоматическая идентификация полостей и «утечек»
Автоматическое заполнение зазоров
Параметрический расчёт и оптимизация по одной переменной
Проверка геометрии
Инструмент поиска «утечек» для определения места негерметичности модели
Анализ качества расчётной сетки
Инженерная база данных
Газодинамический калькулятор
Периодическое «замораживание» потока для уточнённого расчёта теплообмена
Цели-параметры (в точках, на гранях, в объёмах, глобальные, уравнения) для оценки значений параметров в процессе расчёта и контроля его сходимости
Использование целей в качестве датчиков для управления граничными и тепловыми условиями, в том числе в нестационарном анализе


SW CAE 5

Рис. 5. Расчётная модель центробежного насоса с линиями тока и диаграммами давления и скорости потока

Условия (сущности) тел, поверхностей, объектов и окружающей среды

Скорость, в том числе через число Маха для газов
Массовый и объёмный расход
Статическое, полное и давление окружающей среды
Виртуальные вентиляторы
Расширенная библиотека вентиляторов  
Пористые среды изотропные и анизотропные, с теплообменом и теплоотдачей
Перфорированные пластины на гранях с условиями по давлению
Движение стенок «в плоскости» (поступательное и вращательное)
Вращающиеся области (в том числе с вращающимися сетками)
Тепловые источники (мощность, тепловой поток)
Температура
Внешние стенки с температурой и теплоотдачей
Излучение с поверхности
Преломление и поглощение излучения в материалах  
Источник излучения  
Солнечное излучение с передачей настроек из SOLIDWORKS
Библиотека данных по интенсивности солнечного излучения в зависимости от географии, времени суток и атмосферных условий
Перенос настроек солнечного излучения в расчётную модель из SOLIDWORKS
Контактное тепловое сопротивление, в том числе виртуальное тепловое сопротивление на поверхности
Термоэлектрические охладители (элементы Пельтье)
Библиотека элементов Пельтье  
Виртуальные теплообменники
Спектрально-зависимые характеристики пропускания и поглощения тел  
Модель слоистой печатной платы  
Виртуальные тепловые трубки  
Модель двухрезисторных компонентов  
Библиотека двухрезисторных компонентов для типовых элементов схемотехники  
Параметры прохождения постоянного тока (сила тока, напряжение)  
Контактное электрическое сопротивление  
SW CAE 6-1-2 SW CAE 6-1-2

Рис. 6. Компоненты электронных устройств с диаграммами распределения температуры

Инструменты визуализации и обработки результатов

Сечения, диаграммы на поверхности, изоповерхности
Линии тока
Траектории и параметры движения частиц с формированием эскизов на базе траекторий
Интегральные результаты по телу и поверхности, результаты в точке
Графики функций в зависимости от одного параметра
Множественная анимация
Визуализация характеристик комфортности (среднепрогнозируемая оценка, процент неудовлетворённых, рабочая температура, среднерадиационная температура, действующая температура сквозняка, коэффициент воздушной диффузии, эффективность удаления загрязнений, местное качество воздуха, угол прохождения потока, показатель локального воздухообмена, время действия воздуха)  
Визуальное сравнение результатов для различных конфигураций

Инструменты передачи результатов

Отчёт в формате MS Word
Публикация результатов в eDrawings
Сохранение диаграмм в форматах BMP, JPEG, PNG, VRML и AVI
Сохранение результатов в MS Excel
Экспорт сетки конечных объёмов
Экспорт результатов (давления, температуры и коэффициентов конвективной теплоотдачи) в SOLIDWORKS Simulation
SW CAE 7

Рис. 7. Визуализация результатов расчёта движения среды и параметров комфортности в модуле HVAC

SOLIDWORKS Motion

SOLIDWORKS Motion предназначен для кинематического и динамического анализа механизмов. Модуль использует информацию, содержащуюся в сборках SOLIDWORKS, с возможностью уточнения расчётной модели в интерфейсе SOLIDWORKS Motion. В основе используемой математики лежит численное решение уравнений динамики. Тела предполагаются жёсткими, однако податливость может быть учтена контактах, соединениях и в некоторых виртуальных сущностях.

SOLIDWORKS Motion не поставляется самостоятельно, а входит в состав конфигурации SOLIDWORKS Premium и, в расширенном варианте, в состав расчетных пакетов SOLIDWORKS Simulation Standard, Professional и Premium.

SW CAE

Рис. 8. График сил контактного взаимодействия деталей при вращении агрегата

Основной функционал SOLIDWORKS Motion приведен в таблице:

Инструменты визуализации и обработки результатов

Сечения, диаграммы на поверхности, изоповерхности
Линии тока
Траектории и параметры движения частиц с формированием эскизов на базе траекторий
Интегральные результаты по телу и поверхности, результаты в точке
Графики функций в зависимости от одного параметра
Множественная анимация
Визуализация характеристик комфортности (среднепрогнозируемая оценка, процент неудовлетворённых, рабочая температура, среднерадиационная температура, действующая температура сквозняка, коэффициент воздушной диффузии, эффективность удаления загрязнений, местное качество воздуха, угол прохождения потока, показатель локального воздухообмена, время действия воздуха)  
Визуальное сравнение результатов для различных конфигураций

Инструменты передачи результатов

Отчёт в формате MS Word
Публикация результатов в eDrawings
Сохранение диаграмм в форматах BMP, JPEG, PNG, VRML и AVI
Сохранение результатов в MS Excel
Экспорт сетки конечных объёмов
Экспорт результатов (давления, температуры и коэффициентов конвективной теплоотдачи) в SOLIDWORKS Simulation


SW CAE

Рис. 9. Графики сил и моментов в соединениях каркаса солнечной батареи

Управление вычислительным процессом

Три решателя для задач различного характера
Автоматическая корректировка кинематически-переопределённых связей в процессе расчёта
Анимация движения механизма во время анализа

Инструменты визуализации и обработки результатов

Перемещения, скорости, ускорения, силы, моменты, другие кинематические характеристики для соединений, пружин и демпферов, а также характерных точек модели в численном, табличном и графическом видах
Анимация результатов, в том числе в интерфейсе SOLIDWORKS Animator
Генерация траекторий характерных точек моделей и сохранение их в качестве кривых SOLIDWORKS
Определение эквивалентных напряжений (по Мизесу) и результирующих перемещений в деталях, порожденных реакциями в связях и инерционными силами, а также расчет на их основе коэффициентов запаса прочности непосредственно в интерфейсе исследования Motion

Инструменты передачи результатов

Сохранение точек данных результатов в графических и табличных форматах
Сохранение анимации движения в avi-формате
Передача результатов динамического анализа (сил в сопряжениях и инерционных нагрузок) в модуль SOLIDWORKS Simulation для анализа напряжённо-деформированного состояния на уровне деталей
SW CAE

Рис. 10. Диаграмма результирующих перемещений, полученных статическим решателем в процессе выполнения исследования движения

SOLIDWORKS Plastics

Модуль SOLIDWORKS Plastics – предназначен для конечно-элементного анализа процессов литья термопластичных пластмасс под давлением и решения сопутствующих задач. SOLIDWORKS Plastics помогает инженеру предусмотреть и исправить технологические дефекты на ранних стадиях проектирования детали и/или пресс-формы, избежать дорогостоящих переделок и улучшить качество выпускаемой продукции. Модуль доступен в конфигурациях Standard, Professional и Premium. Математический аппарат основан на методе конечных элементов применительно к задачам гидродинамики.
SW CAE SW CAE

Рис. 11. Диаграммы толщины линий спая и времени охлаждения материала

Основной функционал семейства SOLIDWORKS Plastics приведен в таблице:

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬSOLIDWORKS Plastics StandardSOLIDWORKS Plastics ProfessionalSOLIDWORKS Plastics Premium

Виды исследований

Расчет параметров проливаемости пресс-формы
Моделирование процесса выдержки пресс-формы под давлением 

Инструменты создания расчетных моделей

Объёмные, поверхностные и гибридные сетки конечных элементов
Обширная открытая база данных полимеров
База данных станков-термопластавтоматов
Использование однополостных, многоместных и многогнездных пресс-форм 
Учет вкладышей (металлических и неметаллических) 
Подогреваемые литники 
Литье с несколькими точками впрыска (до 10) 
Многокомпонентное литье, включая литье с газом 
Переменная подача компонентов на точки впрыска: задержка, отсечка подачи компонента для произвольной точки впрыска, переключение подачи на другой компонент в заданный момент времени 
Последовательное литье 

Доступные процедуры и результаты

Оценка успешности заполнения пресс-формы
Местонахождение линий холодного спая
Местонахождение выпоров
Нахождение точки оптимального впрыска
Сила смыкания пресс-формы 
Генерация и балансировка литников 
Максимальное требуемое давление впрыска 
Параметры усадки в конце этапа выдержки 
Параметры охлаждения (без учёта внешних факторов) 
Оценка двойного лучепреломления в вязкоупругих материалах 
Анализ ориентации волокон в армированном пластике 
Анализ коробления детали  
Расчет деформации детали после выемки  
Расчет остаточных напряжений в конце цикла производства: напряжений от формования, термических и результирующих  
Расчет охлаждения с учетом отвода тепла пресс-формой  
Расчетные домены для пресс-формы и для каналов охлаждения  
Генерация каналов охлаждения  
Поддержка каналов сложных форм (с рассекателем, концентрические, учитывающие топологию изделия)  
Сохранение изменённой топологии в виде 3D-модели  
Экспорт остаточных деформаций в SOLIDWORKS Simulation   
Экспертная система ResultAdviser
Отчёты в форматах Word и PowerPoint


SW CAE SW CAE

Рис 12. Диаграммы эффективности охлаждения и ориентации армирующих волокон

EMS и HFWorks

EMS – модуль 3D-симуляции эффектов, возникающих в электромагнитном поле, основанный на методе конечных элементов. EMS предназначается для четырех областей электротехники: электромеханика, электромагнетизм, силовая электроника и поведение тел в электромагнитном поле. Это делает его полезным для разработки и тестирования моделей электромоторов, генераторов, трансформаторов, металлоискателей, моделирования вихревых токов, индуктивного нагрева, намагничивания и других задач.

HFWorks – полнофункциональный 3D-симулятор для расчёта параметров электромагнитных излучений в диапазоне ВЧ/СВЧ (свыше 1 ГГц) и беспроводных устройств.

Интерфейс и настройки, а также определённая часть базовой математики основана на методе конечных элементов. Поэтому данный модуль имеет много общего с SOLIDWORKS Simulation. Соответственно, при наличии навыков работы в SOLIDWORKS и SOLIDWORKS Simulation, затраты времени на освоение интерфейса и настроек минимальны.

Оба модуля поддерживают применение таблиц проектирования, параметризацию и многогоконфигурационность, а решатели – многоядерность.

SW CAE

Рис 13. Расчётная модель катушки с диаграммами температуры и напряжённости магнитного поля

Основной функционал EMS и HFWorks приведен в таблице:

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬEMSHFWorks

Виды исследований

Электростатика 
Анализ проводимости 
Магнитостатика 
Магнитное поле переменного тока 
Нестационарный электромагнитный анализ 
Тепловой анализ 
Совмещённый электромагнитный расчёт и анализ движения 
Расчёт антенн 
Расчёт S-параметров (рассеяния) 
Анализ резонанса 


SW CAE

Рис. 14. Диаграммы плотности магнитного потока

Доступные результаты

Силы и крутящие моменты 
Плотность магнитного потока 
Напряжённость магнитного поля 
Напряжённость электрического поля 
Электрический поток 
Электрический ток 
Вихревой ток 
Индуктивность 
Ёмкость 
Сопротивление  
Полный магнитный поток 
Потери в сердечнике 
Насыщение  
Индуцированное напряжение 
Плотность силы 
Потери мощности 
Температура и её градиент 
Тепловой поток 
Обратная ЭДС 
Резонансная частота 
Матрица рассеяния 
Диаграмма направленности антенны 
Коэффициент усиления антенны 
Импеданс  
Комплексная проводимость 
Коэффициент стоячей волны 
Параметры распространения 
Собственные значения поля 
Удельный коэффициент поглощения 
SW CAE

Рис. 15. Таблицы и диаграммы результатов анализа рупорной антенны

ОptisWorks

OptisWorks – семейство модулей SOLIDWORKS, предназначенные для оптического и светотехнического анализа и проектирования. Они основаны на трассировке (стохастической или детерминированной) лучей с полноценной имитацией всех эффектов взаимодействия света с телами и средой с последующей оценкой восприятия света человеком. Вне зависимости от поставки продукта получается единая геометрическая и оптическая модель, пригодная для анализа всеми инструментами. Оптические характеристики объектов вводятся на уровне детали SOLIDWORKS, что облегчает их повторное использование в различных конструкциях.

OptisWorks поставляется в трёх базовых конфигурациях: Ray Tracing, ODESIS и Photometry; функционал последней может быть расширен дополнительными процедурами.

SW CAE 16

Рис. 16. Стохастическая и детерминированная трассировки и фотометрические результаты

Основные конфигурации (пакеты):

Виды исследований и сущностиRay TracingODESISPhotometry
Трассировка лучей
Фотометрический анализ  
Анализ и синтез оптических систем  
Генерация 3D-моделей зеркал, линз, призм как оптических сущностей  
Оптимизация и анализ чувствительности в задаче оптического проектирования  
Оптические источники   
Фотометрические источники: точечные, поверхностные
Объёмные источники  

Интерфейсы и вычислительные особенности

Многоядерность
Пополняемая база данных по свойствам оптических объектов с характеристиками стёкол с учётом спектральной зависимости, а также дисперсиии
Пополняемая база данных по свойствам оптических объектов с базовыми характеристиками прозрачных материалов и поверхностей
Импорт оптических систем из ZEMAX (оптическая геометрия)  
Импорт и экспорт фотометрических сущностей в форматах IES и EULUMDAT  


SW CAE

Рис. 17. Типовые результаты фотометрического расчёта

Дополнительные процедуры Photometry:

  • Light Expert – Оценка фотометрических свойств системы с выделением вклада оптических объектов: источников и поверхностей в результаты, а также вычленение лучей, взаимодействующих с этими объектами
  • 3D Energy Density – Оценка поглощения энергии в объёме с построением соответствующих диаграмм. При наличии модуля Light Expert можно выделить составляющие энергии, обусловленные вкладом элементов оптической системы – источников и поверхностей
  • 3D Texture – Виртуальные текстуры на гладких поверхностях
  • Colorimetry Analyzer – Колориметрический анализ с учётом хроматических диаграмм с проверкой соответствия колориметрическим стандартам
  • Mass Fluorescent Materials – Флуоресцирующие материалы
  • Coated Surfaces – Поверхности с покрытиями
  • Display Source – Источники, моделирующие жидкокристаллические дисплеи
  • Ambient Source – Источники, имитирующие освещение окружающей средой
  • OLED Source – Гибкие светодиодные источники
  • Simulation Wizard – Мастер обработки множественных конфигураций
  • Optimization – Многокритериальная фотометрическая оптимизация по переменным проектирования в виде геометрических размеров и оптических свойств с целевыми функциями на базе фотометрических диаграмм. Анализ чувствительности в фотометрической системе
  • Polarization – Учёт поляризации
  • Stray Light Analysis – Трассировка с оценкой вклада лучей, проходящих по предопределённым объектам
  • Radiometry UV & IR – Расширение анализируемого диапазона до УФ- и ИК-излучения.
Расширенные пакеты включают частичный функционал Photometry, дополнительные процедуры, а также специальные возможности:
  • Hyper-Realism – Гиперреалистичекие изображения на базе фотометрической трассировки
  • Human Vision – Фотометрический анализ и рендирование с учётом особенностей человеческого зрения и восприятия
  • Visual Ergonomics – Визуальная эргономика
  • Radiometry/Defense – Радиометрия.
Последний из перечисленных пакетов – наиболее полный с точки зрения решения разнообразных проблем в оборонной тематике. Он позволяет выполнять имитацию и оптимизацию в световом, около- и дальней инфракрасной области (активные и пассивные детекторы, сигнатуры, радиоэлектронное подавление, противодействие преднамеренным радиопомехам в ИК-диапазоне, …). В этой конфигурации OptisWorks может рассчитывать и анализировать энергетическую эффективность оптической системы посредством различных инструментов для освещённости (Вт/м2, …), яркости (Вт/м2/страд, …), силы света (Вт/м2/страд, кандела …). В модели распространения света учитываются свойства поверхностей, характеризующие их отражение и пропускание посредством функций BRDF, BTDF, BSDF, человеческой кожи и покровов, различных материалов, а также источников излучения (ультрафиолетовых, инфракрасных, гамма- и рентгеновских). Модели материалов под действием инфракрасного излучения, а также модели рассеяния в объёме позволяют моделировать распространение света в дыме и тумане с высокой степенью достоверности. Результаты включают оценку энергетической эффективности, радиационного взаимодействия, действия рассеянного освещения, паразитной подсветки. Функциональность позволяет корректно учитывать диапазон волн до 350 нм и выше 2000 нм.

Также существуют дополнительные модули, функционирующие независимо (параллельно) с перечисленными пакетами, основные из которых:

  • Optical Shape Design – Генерация 3D-моделей элементов светотехнических конструкций
  • Laser Propagation – Предназначен для анализа распространения лазерного излучения после выхода из источника. Функционал пересекается с модулем ODESIS, но учитывает особенности описания и распространения лазерного излучения.
SW CAE

Рис. 18. Результат фотометрического анализа с учётом психофизиологических эффектов

TolAnalyst и CETOL 6σ

TolAnalyst применяется для проведения анализа линейных размерных цепей в сборках SOLIDWORKS, что позволяет оценить влияние допусков размеров деталей и последовательности сборки изделия на замыкающий размер. В результате исследования для замыкающего размерного звена известны: номинальное значение, минимальное и максимальное предельные значения ("наихудший случай"), минимальный и максимальный RSS-допуски (корень из суммы квадратов), а также вклад (в %) каждого размера-участника анализа. TolAnalyst входит в конфигурацию SOLIDWORKS Professional и Premium. Математический аппарат основан на теории вероятностb и математической статистки
SW CAE

Рис. 19. Расчётная модель и результаты расчёта замыкающего звена в TolAnalyst

CETOL 6σ - прикладной модуль, который является мощным инструментом анализа пространственных размерных цепей для сборок, созданных в SOLIDWORKS. В его основе лежит вероятностный метод решения задачи нахождения номинального значения и величины допуска замыкающего звена (как линейного, так и углового) размерной цепи при известных номинальных значениях и допусках составляющих звеньев, а также осуществляется построение распределения вероятности для замыкающего звена в заданных пределах. Используя современные математические решения, CETOL 6σ ускоряет оптимизацию геометрической точности деталей для достижения надежности проектов на этапе их подготовки к производству.

SW CAE

Рис. 20. Расчётная модель CETOL с отображением замыкающего звена

Основной функционал TolAnalyst и CETOL приведен в таблице:

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬTolAnalystCETOL

Методы исследований

Наихудший случай
RSS-анализ
Статический RSS-анализ 
Динамический RSS-анализ 
Метод моментов 
Наихудший случай

Инструменты исследований

Линейные размеры и допуски
Угловые размеры и допуски 
Нормальное (гауссово) распределение 
Постоянное распределение 
Лямбда-распределение 
Кинематические соединения в сборке 
Контактные условия между деталями 
Визуализации движения деталей в сборке 
Отчёт в форматах Excel, XML или HTML
Отчёт в форматах HTML и CSV 
SW CAE

Рис. 21. Результаты расчёта в CETOL

Наиболее востребованные инструменты: Simulation, Flow Simulation, Motion, TolAnalyst русифицированы как по интерфейсу, так и по справочной системе. Полная техническая поддержка осуществляется специалистами SOLIDWORKS Russia.

Для модулей SOLIDWORKS Simulation и Flow Simulation представлено большое количество учебных пособий, верификационных примеров, в том числе по критериям NAFEMS и другим нормативам, имеются встроенные теоретические руководства.

Инструменты инженерного анализа непрерывно развиваются как при переходе к новым версиям, так и иногда – к их обновлениям. Описанный функционал имеет место быть в версии 2016 года.


Все права защищены. © 2004-2024 Группа компаний «ЛЕДАС»

Перепечатка материалов сайта допускается с согласия редакции, ссылка на isicad.ru обязательна.
Вы можете обратиться к нам по адресу info@isicad.ru.