MSC Patran

Інтегруюче середовище для систем аналізу, моделювання та проектування на основі універсального графічного користувацького інтерфейсу

Програмний комплекс Patran відомий у всьому світі як найбільш універсальний, надійний, ефективний і потужний універсальний графічний інтерфейс, призначений для підготовки розрахункових моделей і обробки результатів розрахунку.

Patran забезпечує інтеграцію систем геометричного та скінченно-елементного моделювання, аналізу та обробки результатів розрахунку і призначений для поглиблених досліджень працездатності та оптимізацій виробів на стадіях проектування, виробництва та експлуатації.

Patran за допомогою настроюваного графічного інтерфейсу та інтерактивної довідкової системи надає ефективні можливості з імпорту геометричних моделей з CAD систем, створення та редагування геометрії, генерації скінченно-елементних сіток, підготовки та налаштування розрахункових моделей і обробки результатів розрахунку.

Patran включає обширні функції зі створення та модифікації геометричних моделей, у тому числі твердотільне моделювання та Булеві операції, створення серединних поверхонь, автоматичне розпізнавання та параметризацію отворів, скруглень і фасок.

Наявність потужного інструментарію для швидкого створення, редагування, контролю якості та оптимізації скінченно-елементних (СЕ) сіток дозволяє в короткий час створювати необхідні розрахункові моделі. Поряд зі стандартними генераторами СЕ сіток у Patran присутні спеціалізовані генератори сіток на 2D поверхнях: Advanced Surface Mesher, Midsurface і Sheet Body Mesher, що дозволяють створювати високоякісні СЕ сітки на наборі поверхонь будь-якого ступеня складності та “поганої” з точки зору генерації СЕ-сіток якості.

Геометричні моделі такого типу часто зустрічаються при моделюванні літаків, автомобілів, суден, залізничного транспорту та інших, переважно оболонкових виробів складної форми. Для роботи з сітками на твердотільній 3D-геометрії в Patran існує обширний список інструментів, що дозволяє в найкоротші терміни отримати розрахункову СЕ модель, яка враховує всю множину конструктивних елементів, включаючи фаски, скруглення, поглиблення, отвори тощо. Крім цього, Patran володіє й іншими унікальними можливостями в галузі роботи з СЕ сітками. Наприклад, це генерація СЕ сіток на основі інших СЕ сіток без використання геометричних моделей, а також створення геометрії на оболонкових СЕ сітках (операція, зворотна створенню СЕ сіток на поверхнях).

Patran надає обширний і зручний у використанні набір можливостей для завдання різних навантажень, граничних умов, властивостей матеріалів і скінченних елементів, параметрів розрахунку, а також для обробки, перетворення та візуалізації результатів розрахунку. Навантаження, граничні умови та властивості скінченних елементів можуть бути прив'язані як до геометрії, так і безпосередньо до СЕ сітки.

Вбудований інструмент Patran для роботи з розрахунковою моделлю в графічному інтерактивному режимі – Model Browser (“дерево моделі”) дозволяє найбільш ефективно та швидко керувати геометрією, властивостями матеріалів і елементів, навантаженнями та граничними умовами і розрахунковими випадками.

Проста та “наочна” робота з моделлю за допомогою Model Browser суттєво підвищує ефективність і швидкість створення розрахункових моделей і дозволяє усунути помилки при підготовці складних розрахункових випадків, наприклад при формуванні ланцюжків з різних типів розрахунку для комплексного або мультидисциплінарного аналізу. Функції «Груп», «Списків» і «Суперелементів» дозволяють створювати та обробляти повнорозмірні докладні моделі складних конструкцій, таких як літак, автомобіль тощо, на основі мільйонів скінченних елементів. Ці функції, так само як і стандартні інтерфейси Patran, широко використовуються при веденні міжнародних проектів одночасно кількома компаніями або при організації робіт на розподілених робочих місцях при веденні великих проектів у рамках одного підприємства.

Широкі можливості внутрішньої вбудованої мови Patran – Patran Command Language (PCL) зі створення підпрограм (утиліт) дозволяють користувачеві самостійно доопрацювати та налаштувати Patran під свої вимоги для вирішення конкретних задач.

Patran пропонує різні налаштування щодо запуску розв'язувачів на розрахунок, у тому числі й на віддалених серверах і гетерогенних комп'ютерних мережах, як в однопроцесорних, так і в багатопроцесорних режимах роботи. Передбачено інструментарій для відстеження та контролю процесів вирішення задач.

Відображення результатів розрахунку за допомогою вдосконалених засобів візуалізації у вигляді заливок, ізоповерхонь, векторів, тензорів, деформованого стану, графіків, звітів та інших вбудованих засобів візуалізації допомагають прискорити оцінку результатів розрахунку та підвищити її якість.

Patran надає можливість приведення результатів до будь-якої локальної системи координат, як декартової, так і циліндричної або сферичної. Результати розрахунку в Patran можна додавати, віднімати, множити на будь-яке число, отримувати їхню лінійну комбінацію, знаходити мінімальні та максимальні значення тощо. Це дозволяє користувачеві на основі існуючих результатів розрахунку без додаткового запуску розв'язувача створити в Patran нові результати. Крім того, внутрішні засоби Patran дозволяють виконувати математичні операції над компонентами результатів розрахунку. Наприклад, можна за компонентами тензора напружень прорахувати еквівалентні значення напружень за будь-якою формулою.

Інтеграція з CAD-системами: окрім доступу до стандартних геометричних форматів, таких як Parasolid, ACIS, STEP, IGES, STL, VDA та ін., Patran надає прямий доступ до найпопулярніших у світі програмних пакетів автоматизованого проектування: CATIA v4 і v5, Unigraphics, Pro/ENGINEER і I-DEAS. При використанні Patran, як правило, саме CAD-геометрія стає основою скінченно-елементної моделі.

Тому Patran включає спеціальні методи та функції для контролю та автоматизованого виправлення дефектів імпортованих з CAD-систем геометричних моделей, що при сучасному рівні складності та докладності комп'ютерних моделей суттєво полегшує роботу конструкторів і розрахунковиків.

Інтеграція з системами аналізу: за допомогою відповідних налаштувань Patran забезпечує підготовку моделі та обробку результатів для великої кількості розрахункових систем. Інтерфейси для MSC Nastran, Marc, Dytran, MSC Fatigue, Sinda, Flightloads, Patran Thermal, LS-DYNA3D, PAMCRASH, ANSYS, ABAQUS і SAMCEF можна придбати в MSC Software, а для інших систем - у самих виробників. Існує можливість прямого експорту розрахункових моделей у пре-постпроцесор SimXpert безпосередньо з поточної сесії Patran. Це суттєво прискорює обмін даними та виключає помилки при трансляції розрахункової моделі. Потужні можливості мови PCL також дозволяють користувачам включати свої системи аналізу в середовище Patran, створювати нові функції та розробляти власні додатки, що робить Patran основою для розробки відкритого MCAE оточення.

Patran надає низку додаткових розширених засобів для роботи з MSC Nastran, включаючи підтримку 400-ї, 600-ї та 700-ї послідовностей рішень.

Вбудовані підсистеми: поряд з інтерфейсами до провідних конструкторських і розрахункових систем Patran має цілу низку спеціальних вбудованих додатків: Patran Thermal - аналіз теплових процесів і гідравлічних мереж, Patran Laminate Modeler – підготовка моделей і обробка результатів розрахунків для конструкцій з композитних матеріалів, Patran ProCOR –спеціалізований інструмент для проведення модальної кореляції скінченно-елементних моделей на підставі розрахункових і експериментальних даних, Analysis Manager - багатофункціональна система, що керує процесами виконання завдань.

Інтеграція з базами даних по матеріалах: Patran забезпечує можливість прямого доступу до властивостей матеріалів, отримуючи всі необхідні для розрахунку властивості з існуючих банків даних матеріалів систем Mvision і Enterprise Mvision.

Patran – потужне інтегруюче графічне середовище для автоматизації інженерних розрахунків і кооперації підприємств, підрозділів і окремих фахівців.

MSC SimXpert

Інтегроване середовище наскрізного мультидисциплінарного моделювання, аналізу та оптимізації продукції

MSC SimXpert призначений, насамперед, для висококваліфікованих інженерів - експертів. MSC SimXpert містить набір повнофункціональних налаштувань програмного середовища - workspace ("робочий простір"), націлених на вирішення задач у певній галузі знань:

• Structures: лінійний і нелінійний, статичний і динамічний аналіз конструкції, розрахунок власних форм і частот коливань конструкції, аналіз втрати стійкості, частотний відклик, аналіз перехідних процесів, двовимірний і тривимірний контакт жорстких і пружних тіл тощо, а також розвинені засоби з моделювання геометрії, автоматизовані засоби адаптації геометричних даних для потреб аналізу конструкції, засоби генерації, редагування, у тому числі "морфінгу" скінченно-елементної сітки та багато інших можливостей. Як розв'язувач використовується новий мультидисциплінарний розв'язувач MD Nastran - система, що комбінує найкращі у своєму класі системи комп'ютерного інженерного аналізу, включаючи MSC Nastran, Marc і LS-DYNA в одну повністю інтегровану суперсистему для проведення мультидисциплінарного моделювання в масштабах підприємства
• Motion: моделювання роботи машин і механізмів з урахуванням кінематичних і силових зв'язків (закріплень, жорстких і пружних з'єднань, пружин, демпферів тощо), моделювання жорстких і пружних тіл на базі інтеграції з MD Nastran, виконання статичного, квазістатичного і динамічного розрахунку тощо; як розв'язувач використовується MD Adams
• Thermal: повний тепловий аналіз скінченно-елементної моделі - розрахунок процесів теплопередачі, теплопровідності, природної та вимушеної конвекції, випромінювання, а також виконання пов'язаного тепломіцнісного аналізу тощо; як розв'язувач використовується MD Nastran
• Crash: оцінка безпеки конструкції - вирішення задач аналізу конструкції явним методом з урахуванням істотно нелінійних факторів, моделювання зіткнень конструкції з об'єктами навколишнього середовища - crash- і drop-тести, маніпулювання та позиціонування віртуального манекена пасажира і пішохода, моделювання спрацьовування ременя безпеки, подушки безпеки тощо. Як розв'язувач використовується LS-DYNA

MSC SimXpert має відкриту розширювану архітектуру. Набір workspace може бути розширений користувачем шляхом підключення до MSC SimXpert як розв'язувачів, як власних програмних систем, так і програмних систем сторонніх розробників.

Можливість прямої взаємодії з CAD-системами в MSC SimXpert дозволяє відмовитися від трансляції даних, що неминуче призводить до зниження точності моделі та підвищення ймовірності появи помилок. Підтримується двоспрямований асоціативний зв'язок геометричної моделі в SimXpert і CAD, зберігається параметризація геометричної моделі. SimXpert підтримує інтерфейси CAD: CATIA v5, Pro/Engineer, CAD-систем, що використовують геометричне ядро Parasolid, а також інші формати представлення геометричної моделі.

В MSC SimXpert інтегровано потужне середовище створення шаблонів моделювання, аналізу та оптимізації - Template Studio, представлене у вигляді окремого робочого простору - Template Builder. Template Studio дозволяє зберігати та накопичувати найкращі методики проектування для повторного їх використання фахівцями всього підприємства. За рахунок автоматизованого виконання шаблонів процесів продуктивність проектних робіт збільшується. Шаблони, розроблені в Template Builder, зберігаються та редагуються в середовищі SimXpert, потім передаються в систему управління даними моделювання (SDM) SimManager Enterprise.

Таким чином, створюється "База знань" процесів моделювання, аналізу та оптимізації продукції для конкретного Підприємства. Після цього шаблони можуть бути багаторазово використані для вирішення задач конструкторами та інженерами, які працюють у середовищі SimDesigner, SimXpert і MD Nastran. При цьому реалізується системний автоматизований підхід до накопичення та систематизації досвіду робіт у рамках всього Підприємства. Накопичені в Базі знань шаблони та моделі, що фіксують важливі етапи процесів створення продукції на Підприємстві, не лише значно підвищують ефективність і якість робіт при скороченні термінів, але й забезпечують збереження накопиченого досвіду та його подальше застосування навіть у різних форс-мажорних ситуаціях, характерних для сучасних підприємств, наприклад, хвороба провідних фахівців, звільнення, вимушені скорочення, реорганізації підприємств тощо.

Переваги MSC SimXpert:

• Наскрізне моделювання - вирішення задач у комплексі, з урахуванням взаємозв'язку різних дисциплін, підвищення продуктивності праці фахівця. Його робота повністю переноситься в єдине уніфіковане мультидисциплінарне середовище моделювання, аналізу та оптимізації
• Пряма взаємодія з CAD - SimXpert використовує ту саму математичну базу, що й CAD-системи. Як результат - підвищується гнучкість системи, її керованість, відсутня необхідність у трансляції геометричних даних
• Мультидисциплінарна інтеграція та єдина модель даних - суттєве розширення діапазону розв'язуваних задач, підвищення точності, зниження числа помилок, пов'язаних з трансляцією розрахункових даних з одного формату в інший, вирішення проблеми "островів" - проблеми взаємодії різнорідних програмних продуктів від різних виробників
• Автоматизація процесів моделювання та аналізу шляхом використання шаблонів - підвищення ефективності проектування, зниження ризиків виникнення помилок, вироблення єдиного стандарту підприємства на процеси проектування виробу
• Інтеграція на рівні підприємства в цілому - суттєве збільшення числа повторно виконуваних відлагоджених процесів моделювання, аналізу та оптимізації, забезпечення спільної роботи експертів, конструкторів, інженерів і менеджерів всього підприємства. База знань з процесів моделювання використовується всіма фахівцями підприємства