MSC Patran

Интегрирующая среда для систем анализа, моделирования и проектирования на основе универсального графического пользовательского интерфейса

Программный комплекс Patran известен во всем мире как наиболее универсальный, надежный, эффективный и мощный универсальный графический интерфейс, предназначенный для подготовки расчетных моделей и обработки результатов расчёта.

Patran обеспечивает интеграцию систем геометрического и конечно-элементного моделирования, анализа и обработки результатов расчета и предназначен для углубленных исследований работоспособности и оптимизаций изделий на стадиях проектирования, производства и эксплуатации.

Patran с помощью настраиваемого графического интерфейса и интерактивной справочной системы предоставляет эффективные возможности по импорту геометрических моделей из CAD систем, созданию и редактированию геометрии, генерации конечно-элементных сеток, подготовке и настройке расчетных моделей и обработке результатов расчета.

Patran включает в себя обширные функции по созданию и модификации геометрических моделей, в том числе твердотельное моделирование и Булевы операции, создание срединных поверхностей, автоматическое распознавание и параметризацию отверстий, скруглений и фасок.

Наличие мощного инструментария для быстрого создания, редактирования, контроля качества и оптимизации конечно-элементных (КЭ) сеток позволяет в короткое время создавать требуемые расчетные модели. Наряду со стандартными генераторами КЭ сеток в Patran присутствуют специализированные генераторы сеток на 2D поверхностях: Advanced Surface Mesher, Midsurface и Sheet Body Mesher, позволяющие создавать высококачественные КЭ сетки на наборе поверхностей любой степени сложности и “плохого” с точки зрения генерации КЭ-сеток качества.

Геометрические модели такого типа часто встречаются при моделировании самолетов, автомобилей, судов, ж/д транспорта и других, преимущественно оболочечных изделий сложной формы. Для работы с сетками на твердотельной 3D-геометрии, в Patran существует обширный список инструментов, позволяющий получить в кратчайшие сроки расчетную КЭ модель, которая учитывает все множество конструктивных элементов, включая фаски, скругления, углубления, отверстия и т.д. Кроме этого, Patran обладает и другими уникальными возможностями в области работы с КЭ сетками. Например, это генерация КЭ сеток на основе других КЭ сеток без использования геометрических моделей, а также создание геометрии на оболочечных КЭ сетках (операция обратная созданию КЭ сеток на поверхностях).

Patran предоставляет обширный и удобный в использовании набор возможностей для задания различных нагрузок, граничных условий, свойств материалов и конечных элементов, параметров расчета, а также для обработки, преобразования и визуализации результатов счета. Нагрузки, граничные условия и свойства конечных элементов могут быть привязаны как к геометрии, так и непосредственно к КЭ сетке.

Встроенный инструмент Patran для работы с расчетной моделью в графическом интерактивном режиме – Model Browser ( “дерево модели”) позволяет наиболее эффективно и быстро управлять геометрией, свойствами материалов и элементов, нагрузками и граничными условиями и расчетными случаями.

Простая и “наглядная” работа с моделью при помощи Model Browser существенно повышает эффективность и скорость создания расчетных моделей и позволяет устранить ошибки при подготовке сложных расчетных случаев, например при формировании цепочек из различных типов расчета для комплексного или мультидисциплинарного анализа. Функции «Групп», «Списков» и «Суперэлементов» позволяют создавать и обрабатывать полноразмерные подробные модели сложных конструкций, таких как самолет, автомобиль и т.д. на основе миллионов конечных элементов. Эти функции, также как и стандартные интерфейсы Patran, широко используются при ведении международных проектов одновременно несколькими компаниями или при организации работ на распределенных рабочих местах при ведении больших проектов в рамках одного предприятия.

Широкие возможности внутреннего встроенного языка Patran – Patran Command Language (PCL) по созданию подпрограмм (утилит) позволяют пользователю самостоятельно доработать и настроить Patran под свои требования для решения конкретных задач.

Patran предлагает различные настройки по запуску решателей на счёт, в том числе и на удалённых серверах и гетерогенных компьютерных сетях, как в однопроцессорных так и в многопроцессорных режимах работы. Предусмотрен инструментарий для отслеживания и контроля процессов решения задач.

Отображение результатов расчета с помощью усовершенствованных средств визуализации в виде заливок, изоповерхностей, векторов, тензоров, деформированного состояния, графиков, отчетов и других встроенных средств визуализации помогают ускорить оценку результатов расчёта и повысить ее качество.

Patran предоставляет возможность приведения результатов к любой локальной системе координат, как декартовой, так и цилиндрической или сферической. Результаты расчета в Patran можно складывать, вычитать, умножать на любое число, получать их линейную комбинацию, находить минимальные и максимальные значения и т.д. Это позволяет пользователю на основе существующих результатов расчета без дополнительного запуска решателя создать в Patran новые результаты. Кроме того, внутренние средства Patran позволяют выполнять математические операции над компонентами результатов расчёта. Например, можно по компонентам тензора напряжений просчитать эквивалентные значения напряжений по любой формуле.

Интеграция с CAD-системами: помимо доступа к стандартным геометрическим форматам, таким как Parasolid, ACIS, STEP, IGES, STL, VDA и др., Patran предоставляет прямой доступ к наиболее популярным в мире программным пакетам автоматизированного проектирования: CATIA v4 и v5, Unigraphics, Pro/ENGINEER и I-DEAS. При использовании Patran, как правило, именно CAD-геометрия становится основой конечно-элементной модели.

Поэтому Patran включает в себя специальные методы и функции для контроля и автоматизированного исправления дефектов импортированных из CAD-систем геометрических моделей, что при современном уровне сложности и подробности компьютерных моделей существенно облегчает работу конструкторов и расчетчиков.

Интеграция с системами анализа: с помощью соответствующих настроек Patran обеспечивает подготовку модели и обработку результатов для большого количества расчетных систем. Интерфейсы для MSC Nastran, Marc, Dytran, MSC Fatigue, Sinda, Flightloads, Patran Thermal, LS-DYNA3D, PAMCRASH, ANSYS, ABAQUS и SAMCEF можно приобрести в MSC Software, а для других систем - у самих производителей. Существует возможность прямого экспорта расчетных моделей в пре-постпроцессор SimXpert непосредственно из текущей сессии Patran. Это существенно ускоряет обмен данными и исключает ошибки при трансляции расчетной модели. Мощные возможности языка PCL также позволяют пользователям включать свои системы анализа в среду Patran, создавать новые функции и разрабатывать собственные приложения, что делает Patran основой для разработки открытого MCAE окружения.

Patran предоставляет ряд дополнительных расширенных средств для работы с MSC Nastran, включая поддержку 400-й, 600-й и 700-й последовательностей решений.

Встроенные подсистемы: наряду с интерфейсами к ведущим конструкторским и расчетным системам Patran имеет целый ряд специальных встроенных приложений: Patran Thermal - анализ тепловых процессов и гидравлических сетей, Patran Laminate Modeler – подготовка моделей и обработка результатов расчетов для конструкций из композитных материалов, Patran ProCOR –специализированный инструмент для проведения модальной корреляции конечно-элементных моделей на основании расчётных и экспериментальных данных, Analysis Manager - многофункциональная система, управляющая процессами выполнения заданий.

Интеграция с базами данных по материалам: Patran обеспечивает возможность прямого доступа к свойствам материалов, получая все необходимые для расчета свойства из существующих банков данных материалов систем Mvision и Enterprise Mvision.

Patran – мощная интегрирующая графическая среда для автоматизации инженерных расчетов и кооперации предприятий, подразделений и отдельных специалистов.

MSC SimXpert

Интегрированная среда сквозного многодисциплинарного моделирования, анализа и оптимизации продукции

MSC SimXpert предназначен, в первую очередь, для высококвалифицированных инженеров - экспертов. MSC SimXpert содержит набор полнофункциональных настроек программной среды - workspace ("рабочее пространство"), нацеленных на решение задач в определенной области знаний:

• Structures: линейный и нелинейный, статический и динамический анализ конструкции, расчет собственных форм и частот колебаний конструкции, анализ потери устойчивости, частотный отклик, анализ переходных процессов, двумерный и трехмерный контакт жестких и упругих тел и т.д., а также развитые средства по моделированию геометрии, автоматизированные средства адаптации геометрических данных для нужд анализа конструкции, средства генерации, редактирования, в том числе "морфинга" конечно-элементной сетки и многие другие возможности. В качестве решателя используется новый многодисциплинарный решатель MD Nastran - система, комбинирующая лучшие в своем классе системы компьютерного инженерного анализа, включая MSC Nastran, Marc и LS-DYNA в одну полностью интегрированную суперсистему для проведения многодисциплинарного моделирования в масштабах предприятия
• Motion: моделирование работы машин и механизмов с учетом кинематических и силовых связей (закреплений, жестких и упругих соединений, пружин, демпферов и т.д.), моделирование жестких и упругих тел на базе интеграции с MD Nastran, выполнение статического, квазистатического и динамического расчета и т.д.; в качестве решателя используется MD Adams
• Thermal: полный тепловой анализ конечно-элементной модели - расчет процессов теплопередачи, теплопроводности, естественной и вынужденной конвекции, излучения, а также выполнение связанного теплопрочностного анализа и т.д.; в качестве решателя используется MD Nastran
• Crash: оценка безопасности конструкции - решение задач анализа конструкции явным методом с учетом существенно нелинейных факторов, моделирование столкновений конструкции с объектами окружающей среды - crash- и drop-тесты, манипулирование и позиционирование виртуального манекена пассажира и пешехода, моделирование срабатывания ремня безопасности, подушки безопасности и т.д. В качестве решателя используется LS-DYNA

MSC SimXpert имеет открытую расширяемую архитектуру. Набор workspace может быть расширен пользователем путем подключения кMSC SimXpert в качестве решателей, как собственных программных систем, так и программных систем сторонних разработчиков.

Возможность прямого взаимодействия с CAD-системами в MSC SimXpertпозволяет отказаться от трансляции данных, неизбежно приводящей к снижению точности модели и повышению вероятности появления ошибок. Поддерживается двунаправленная ассоциативная связь геометрической модели вSimXpert и CAD, сохраняется параметризация геометрической модели. SimXpertподдерживает интерфейсы CAD: CATIA v5, Pro/Engineer, CAD-систем, использующих геометрическое ядро Parasolid, а также другие форматы представления геометрической модели.

В MSC SimXpert интегрирована мощная среда создания шаблонов моделирования, анализа и оптимизации - Template Studio, представленная в виде отдельного рабочего пространства - Template Builder. Template Studioпозволяет сохранять и накапливать лучшие методики проектирования для повторного их использования специалистами всего предприятия. За счет автоматизированного выполнения шаблонов процессов производительность проектных работ увеличивается. Шаблоны, разработанные в Template Builder, сохраняются и редактируются в среде SimXpert, затем передаются в систему управления данными моделирования (SDM) SimManager Enterprise.

Таким образом, создается "База знаний" процессов моделирования, анализа и оптимизации продукции для конкретного Предприятия. После этого шаблоны могут быть многократно использованы для решения задач конструкторами и инженерами, которые работают в среде SimDesigner,SimXpert и MD Nastran. При этом реализуется системный автоматизированный подход к накоплению и систематизации опыта работ в рамках всего Предприятия. Накопленные в Базе знаний шаблоны и модели, фиксирующие важные этапы процессов создания продукции на Предприятии, не только значительно повышают эффективность и качество работ при сокращении сроков, но и обеспечивают сохранение накопленного опыта и его дальнейшее применение даже в различных форс-мажорных ситуациях, характерных для современных предприятий, например, болезнь ведущих специалистов, увольнения, вынужденные сокращения, реорганизации предприятий и т.п.

Преимущества MSC SimXpert:

• Сквозное моделирование - решение задач в комплексе, с учетом взаимосвязи различных дисциплин, повышение производительности труда специалиста. Его работа полностью переносится в единую унифицированную многодисциплинарную среду моделирования, анализа и оптимизации
• Прямое взаимодействие с CAD - SimXpert использует ту же математическую базу, что и CAD-системы. Как результат - повышается гибкость системы, ее управляемость, отсутствует необходимость в трансляции геометрических данных
• Многодисциплинарная интеграция и единая модель данных - существенное расширение диапазона решаемых задач, повышение точности, снижение числа ошибок связанных с трансляцией расчетных данных из одного формата в другой, решение проблемы "островов" - проблемы взаимодействия разнородных программных продуктов от различных производителей
• Автоматизация процессов моделирования и анализа путем использования шаблонов - повышение эффективности проектирования, снижение рисков возникновения ошибок, выработка единого стандарта предприятия на процессы проектирования изделия
• Интеграция на уровне предприятия в целом - существенное увеличение числа повторно выполняемых отлаженных процессов моделирования, анализа и оптимизации, обеспечение совместной работы экспертов, конструкторов, инженеров и менеджеров всего предприятия. База знаний по процессам моделирования используется всеми специалистами предприятия