Задачи инженерного анализа, прочности, теплофизики, деформации, упругости, пластичности, электромагнетизма

ANSYS,
MSC.NASTRAN ,
ABAQUS ,
LS-DYNA.

ANSYS

Многоцелевой конечно-элементный пакет для проведения анализа в широкой области инженерных дисциплин (прочность, теплофизика, динамика жидкостей и газов и электромагнетизм).
Разработчик: ANSYS, Inc. США

Программные продукты ANSYS сертифицированы согласно следующим стандартам и требованиям:
Международные стандарты:

The ISO-9000 series, especially ISO-9001 and ISO 9000-3.
Lloyd's Register's software certification.
NAFEMS QA certification.
British standard BS 5750.
The TickIT initiative.

Стандарты Американской атомной промышленности:

10CFR50 Appendix B.
ASME NQA-1.
The ANSI N45.2 series.
The ANS/IEEE series of QA and Software Standards.
ASME NQA-2, Part 2.7.
NUREG/CR-4640 - Hardbook of Software Quality Assurance Techniques Applicable to the nuclear Industry.

ГОСАТОМНАДЗОР России

Регистрационный номер ПС в ЦОЭП при РНЦ КИ ╧ 490 от 10.09.2002
Регистрационный номер паспорта аттестации ПС ╧ 145 от 31.10.2002

Это универсальный, конечно элементный пакет, предназначенный для решения в единой среде задач по прочности, теплу, электромагнетизму, гидрогазодинамике, многодисциплинарного связанного анализа и оптимизации на основе всех выше приведенных типов анализа.
Семейство продуктов ANSYS

ANSYS Professional
Высокоэффективный комбинированный пакет, предназначен для расчета линейных статических задач прочности, модального анализа, стационарных и нестационарных задач теплофизики, включая теплопроводность, конвекцию и радиационный обмен. ANSYS Professional ориентирован на инженеров среднего звена.

ANSYS Structural
Полный прочностной пакет (за исключением функций расчета гидрогазодинамики, тепла, электромагнетизма), включает функции прочностного анализа, расчеты линейной прочности, нелинейности (деформации, упругость, пластичность, текучесть, расчет элементов на растяжение-сжатие и др.). Контактные задачи. Частотная область динамического анализа (гармонический, спектральный, вибрации). Динамический анализ неустановившихся процессов; устойчивость конструкций; механика разрушений линейных и нелинейных задач для изделий из композиционных и армированных материалов, включая температурные воздействия. Совместный анализ, акустика.

ANSYS Mechanical
Этот пакет прочностного анализа и тепла (за исключением функций расчета гидрогазодинамики и электромагнетизма) является наиболее универсальным модулем, позволяющим выполнять большинство линейных и нелинейных задач конечно-элементного анализа. Включает в себя все возможности, перечисленные в Structural, в сочетании с функциями расчета тепла (стационарный и нестационарный режимы, теплопроводность, радиация, конвекция).

ANSYS Multiphysics
Наиболее полный пакет, включающий в себя все возможные физические дисциплины (прочность и тепло), а также электромагнитный анализ (магнитостатика, электростатика, электропроводность, низкочастотный гармонический анализ, высокочастотный анализ) и гидрогазодинамику (стационарная и нестационарная, сжимаемые и несжимаемые, ламинарные и турбулентные потоки; естественная и вынужденная конвекция, сопряженный теплоперенос; вязкие и многокомпонентные течения; фильтрация).

ANSYS Emag
Специальный модуль расчета электростатики и магнитостатики, низкочастотного и высокочастотного анализа, нестационарных задач.

ANSYS LS-DYNA
Программа LS-DYNA (разработка LSTC) интегрирована в среду ANSYS. Программа высоконелинейных расчетов LS-DYNA объединяет в одной программной оболочке традиционные методы решения с обращением матриц, специализированные контактные алгоритмы, множество уравнений состояния и метод интегрирования, что позволяет численно моделировать процессы формования материалов, анализа аварийных столкновений и ударов при конечных деформациях, при нелинейном поведении материала и контактном взаимодействии большого числа тел. С использованием LS-DYNA могут быть решены задачи динамического поведения предварительно напряженных конструкций и задачи исследования разгрузки конструкций, подвергнутых большим деформациям.

ANSYS Workbench
Это среда инженерного анализа, которая предоставляет уникальные возможности по интеграции с CAD системами (в том числе двунаправленную ассоциативную связь). Можно сочетать процесс проектирования в CAD пакете с получением достоверных данных расчетов и проведением оптимизации конструкции. Workbench Products состоят из модулей: Design Simulation (использует лицензии DesignSpace, Professional, Structural, Mechanical), Design Modeler, DesignXplorer, FE Modeler.

ANSYS ED (Educational)
Этот учебный пакет представляет собой ограниченный по количеству узлов и ряду функций модуль ANSYS Multiphysics. Пакет предназначен для вузов и других учебных учреждений с целью глубокого изучения проблем анализа и разработки специальных приложений с использованием технологии ANSYS, Inc.

ANSYS PrepPost
Отдельный пре- и постпроцессор с полным набором возможностей по созданию, импорту и экспорту геометрических моделей, по построению, импорту и экспорту конечно-элементных сеток, по постановке задачи и обработке результатов (визуализация, листинг, операции над результатами и др.). Является полнофункциональной рабочей средой и обладает всеми ее функциями за исключением собственно решения задачи. Возможно использование нескольких рабочих мест ANSYS PrepPost в комбинации с любым расчетным продуктом. ANSYS LS-DYNA PrepPost - двусторонний интерфейс с программой LS-DYNA, позволяющий создавать, читать и редактировать средствами пре/постпроцессора конечно-элементные модели, считывать и обрабатывать результаты.

Геометрический моделировщик
Предназначен для создания геометрических моделей с помощью графических примитивов, операций с ними и их параметрического описания. Построение твердотельной модели в ANSYS возможно с помощью комбинации двух вариантов: при помощи булевых операций набора готовых примитивов или при помощи последовательного иерархического построения, начиная с опорных точек, затем - линий, сплайнов и далее - до твердого тела. Наличие этих вариантов построения дает гибкие возможности для быстрого создания сложных моделей. Поддерживается двусторонний обмен данных посредством импорта моделей с большинством CAD-систем, включая UG, Pro/E, а также чтение нейтральных геометрических форматов IGES, SAT, STEP и др.

Параллельные и многопроцессорные системы
Дополнительный модуль параллельных вычислений Parallel Performance for ANSYS позволяет решать большие задачи как на кластерах, так и на многопроцессорных станциях. Показатели ускорения на различных конфигурациях вычислительных машин и решателях можно посмотреть (http://www.ansys.com/services/ss-hardware-support.asp).
На данный момент доступно четыре решателя для распределенных вычислений:

DPCG предопределенных сопряженных градиентов
DJCG сопряженных градиентов Якоби
DDS Distributed Domain Solver
AMG алгебраический многосеточный

На данный момент параллелизация возможна, как на 32, так и на 64 разрядной технике. Используя решатель DPCG с опцией MSAVE становится возможным решить очень большие задачи.

      Ссылки:
      www.cadfem.ru/program/ansys/ansys.htm
      www.emt.ru/products.php?product=6
      cae.delcam-ural.ru/index.php/article/archive/1053
      www.ansys.com

MSC.Nastran

MSC.Nastran обеспечивает полный набор расчетов, включая расчет напряженно - деформированного состояния, собственных частот и форм колебаний, анализ устойчивости, решение задач теплопередачи, исследование установившихся и неустановившихся процессов, акустических явлений, нелинейных статических процессов, нелинейных динамических переходных процессов, расчет критических частот и вибраций роторных машин, анализ частотных характеристик при воздействии случайных нагрузок, спектральный анализ и исследование аэроупругости. Предусмотрена возможность моделирования практически всех типов материалов, включая композитные и гиперупругие. Расширенные функции включают технологию суперэлементов (подконструкций), модальный синтез и макроязык DMAP для создания пользовательских приложений.

Эффективность решения больших задач достигается за счет:

Применения алгоритма обработки "разреженных" матриц
Автоматической внутренней перенумерации матриц для уменьшения ширины ленты
Возможности применения "рестарта" с целью использования уже полученных к этому моменту результатов
Применения алгоритмов параллельных и векторных вычислений

Параллельность - MSC.Nastran имеет параллельную реализацию. Наилучшие результаты по масштабируемости достигаются на вычислительных комплексах с быстрой системой коммуникации.

      Ссылки:
      www.mscsoftware.ru/index.php?d=products&p=msc_nastran
      www.mscsoftware.com/

ABAQUS

Программный конечно-элементный комплекс ABAQUS - универсальная система общего назначения, предназначенная как для проведения многоцелевого инженерного многодисциплинарного анализа, так и для научно-исследовательских и учебных целей в самых разных сферах деятельности, в числе которых:

автомобилестроение (компании BMW, FORD, General Motors, Mercedes, Toyota, Volvo, GoodYear);
авиастроение и оборонная промышленность (General Dynamics, Lockheed Martin, US Navy, Boeing);
электроника (HP, Motorola, IBM, Digital);
металлургия (British Steel, Dupont);
производство электроэнергии (ABB, AEA Technology, EPRI, <Атомэнергопроект>);
нефтедобыча и переработка (Exxon/Mobil, Shell, Dow);
производство товаров народного потребления (3M, Kodak, Gillette);
общая механика и геомеханика (GeoConsult, ISMES, <Гидропроект>).

С помощью комплекса ABAQUS можно решать такие сложные задачи, как расчет прочности турбомашин и проектирование двигательных установок, анализировать работу шасси и трансмиссий, определять поведение шин, рассчитывать сварные соединения, проводить анализ аварийных столкновений (крэш-тесты), осуществлять тесты на падение, моделировать сверхпластическое формирование, литье металлов, пробивание материала, выполнять расчеты композиционных структур, учитывать контактное взаимодействие большого числа тел и самоконтакт, сейсмические воздействия, взрывные воздействия, проводить расчеты надежности ядерных реакторов, анализ прочности электронных компонентов и т.д.

Параллельность - ABAQUS имеет возможность параллельных расчетов на любых параллельных вычислительных системах (с распределенной и общей памятью).

      Ссылки:
      www.abaqus.com
      www.tesis.com.ru/1level/2level/cadme/programs/Abaqus/long.html

LS-DYNA

LS-DYNA - многоцелевая программа разработки LSTC (Livermore Software Technology Corporation), предназначенная для решения трехмерных динамических нелинейных задач механики деформируемого твердого тела, механики жидкости и газа, теплопереноса, а также связанных задач механики деформированного твердого тела и теплопереноса, механики деформируемого твердого тела и механики жидкости и газа. В LS-DYNA реализованы эффективные методы решения перечисленных задач, в том числе явный и неявный метод конечных элементов, многокомпонентная гидродинамика (Multimaterial Eulerian Hydrodynamics), вычислительная гидродинамика несжимаемых потоков, бессеточный метод сглаженных частиц (SPH - Smoothed Particle Hydrodynamics), бессеточный метод, основанный на методе Галеркина (EFG - Element Free Galerkin method). В LS-DYNA встроены процедуры автоматической перестройки и сглаживания конечно-элементной сетки при вырождении элементов - произвольные лагранжево-эйлеровы сетки (Arbitrary Lagrangian-Euleran), высокоэффективные алгоритмы решения контактных задач, широкий набор моделей материалов, возможности пользовательского программирования, а также процедуры лагранжево-эйлерового связывания и расчета многокомпонентных течений сжимаемых сред на подвижных эйлеровых сетках.

Параллельность. Программный код LS-DYNA оптимизирован под основные платформы и операционные системы, векторизован, распараллелен для систем с общей (SMP) и распределенной памятью (МРР).

      Ссылки:
      www.ls-dyna.com/
      www.ls-dyna.ru/
      www.cadfem.ru/index/pages.php?id=33&lang=r