Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Computer-aided engineering



План:


Введення

CAE ( англ. Computer-aided engineering ) - Загальна назва для програм і програмних пакетів, призначених для вирішення різних інженерних завдань : розрахунків, аналізу та симуляції фізичних процесів. Розрахункова частина пакетів найчастіше заснована на чисельних методах вирішення диференціальних рівнянь (див.: метод кінцевих елементів, метод скінченних об'ємів, метод кінцевих різниць та ін.)

Сучасні системи автоматизації інженерних розрахунків (CAE) застосовуються спільно з CAD -системами (найчастіше інтегруються в них, в цьому випадку виходять гібридні CAD / CAE-системи).

CAE-системи - це різноманітні програмні продукти, що дозволяють за допомогою розрахункових методів (метод кінцевих елементів, метод кінцевих різниць, метод скінченних об'ємів) оцінити, як поведе себе комп'ютерна модель виробу в реальних умовах експлуатації. Допомагають переконатися в працездатності виробу, без залучення великих витрат часу і коштів.

У російській мові є термін САПР, який має на увазі CAD / CAM / CAE / PDM.


1. Найбільш поширені CAE-системи

  • T-FLEX Аналіз - універсальна система КЕ аналізу з вбудованим пре-/постпроцессором;
  • APM WinMachine 2010 - вітчизняна універсальна система для проектування і розрахунку в галузі машинобудування, що включає КЕ аналіз з вбудованим пре-/постпроцессором;
  • APM Civil Engineering 2010 - вітчизняна універсальна система КЕ аналізу з вбудованим пре-/постпроцессором для проектування і розрахунку металевих, залізобетонних, армокам'яних і дерев'яних конструкцій;
  • ANSYS - універсальна система КЕ аналізу з вбудованим пре-/постпроцессором;
  • MSC.Nastran - універсальна система КЕ аналізу з пре-/постпроцессором MSC.Patran;
  • ABAQUS - універсальна система КЕ аналізу з вбудованим пре-/постпроцессором;
  • FIDESYS [1] - універсальна система КЕ аналізу з вбудованим пре-/постпроцессором, призначена для вирішення статичних та динамічних задач міцності при кінцевих деформаціях з використанням методу кінцевих елементів (МКЕ), методу спектральних елементів (МСЕ), розривного методу Гальоркіна (DG);
  • NEiNastran - універсальна система КЕ аналізу з пре-/постпроцессором;
  • NX Nastran - універсальна система МКЕ аналізу;
  • SAMCEF - універсальна система КЕ аналізу з пре-постпроцесора SAMCEF Field.
  • OpenFOAM - вільно-поширювана універсальна система КО просторового моделювання механіки суцільних середовищ;
  • SALOME - платформа для проведення розрахунків МСС (підготовка даних - моніторинг розрахунку - візуалізація та аналіз результатів);
  • CAElinux [2] - дистрибутив операційної системи Лінукс, що включає в себе ряд вільних САЕ-програм, у тому числі OpenFOAM і SALOME.
  • STAR-CD - універсальна система МКО аналізу з пре-/постпроцессором;
  • STAR-CCM + [3] - універсальна система МКО аналізу з пре-/постпроцессором;
  • ADAMS [4] - система моделювання і розрахунку многотельной динаміки;
  • Універсальний механізм (UM) [5] - програмний комплекс призначений для моделювання динаміки і кінематики плоских і просторових механічних систем;
  • EULER (Ейлер) [6] - програмний комплекс автоматизованого динамічного аналізу багатокомпонентних механічних систем;
  • ФРУНД [7] - комплекс моделювання динаміки систем твердих і пружних тіл;
  • Femap - незалежний від САПР пре-і постпроцесор для проведення інженерного аналізу методом кінцевих елементів;
  • QForm 2D/3D - спеціалізований програмний комплекс для моделювання та оптимізації технологічних процесів об'ємного штампування;
  • MBDyn [8] - система комплексного аналізу та розрахунків нелінійної динаміки твердих і пружних тіл, фізичних систем, "розумних" матеріалів, електричних мереж, активного управління, гідравлічних мереж, аеродинаміки літаків і вертольотів. Поширюється на умовах ліцензії GNU GPL 2.1.;
  • SimulationX [9] - програмний комплекс для моделювання та аналізу динаміки і кінематики автомобілів, індустріального обладнання, електро-, пневмо-і гідроприводів, ДВС, гібридних двигунів і т. д.
  • FEM-models - програмний комплекс для моделювання та аналізу методом кінцевих елементів. Спеціалізація програми - геотехнічні розрахунки, спільні розрахунки систем будівля-основа.

2. Історія розвитку

Історію розвитку ринку CAD / CAM / CAE-систем можна досить умовно розбити на три основні етапи, кожен з яких тривав, приблизно, по 10 років.

Перший етап розпочався в 1970-і роки. В ході його було отримано ряд науково-практичних результатів, що довели принципову можливість проектування складних промислових виробів. Під час другого етапу ( 1980-і) з'явилися і почали швидко поширюватися CAD / CAM / CAE-системи масового застосування. Третій етап розвитку ринку (з 1990-х років до теперішнього часу) характеризується вдосконаленням функціональності CAD / CAM / CAE-систем та їх подальшим поширенням у високотехнологічних виробництвах (де вони найкраще продемонстрували свою ефективність).

На початковому етапі користувачі CAD / CAM / CAE-систем працювали на графічних терміналах, приєднаних до мейнфреймам виробництва компаній IBM і Control Data, або ж міні-ЕОМ DEC PDP-11 і Data General Nova. Більшість таких систем пропонували фірми, що продавали одночасно апаратні і програмні засоби (в ті роки лідерами даного ринку були компанії Applicon, Auto-Trol Technology, Calma, Computervision і Intergraph). У мейнфреймів того часу був ряд істотних недоліків. Наприклад, при поділі системних ресурсів дуже великим числом користувачів навантаження на центральний процесор збільшувалася до такого ступеня, що працювати в інтерактивному режимі ставало важко. Але в той час користувачам CAD / CAM / CAE-систем нічого, крім громіздких комп'ютерних систем з поділом ресурсів (по встановлюваним пріоритетам), запропонувати було нічого, оскільки мікропроцесори були ще вельми недосконалими. За даними Dataquest, на початку 1980-х вартість однієї ліцензії CAD-системи доходила до 90 000 дол

Розвиток додатків для проектування шаблонів друкарських плат і шарів мікросхем зробило можливою появу схем високого ступеня інтеграції (на базі яких і були створені сучасні високопродуктивні комп'ютерні системи). Протягом 1980-х років було здійснено поступове переведення CAD-систем з мейнфреймів на персональні комп'ютери (ПК). У той час ПК працювали швидше, ніж багатозадачні системи, і були дешевші. За даними Dataquest, до кінця 1980-х років вартість CAD-ліцензії знизилася приблизно до 20 тис. дол

На початку 1980-х років відбулося розшарування ринку CAD-систем на спеціалізовані сектори. Електричний і механічний сегменти CAD-систем розділилися на галузі ECAD і MCAD. Розійшлися по двох різних напрямках і виробники робочих станцій для CAD-систем, створених на базі ПК:

  • частина виробників зорієнтувалася на архітектуру IBM PC на базі мікропроцесорів Intel х86;
  • інші виробники воліли орієнтацію на архітектуру Motorola (ПК її виробництва працювали під управлінням ОС Unix від AT & T, ОС Macintosh від Apple і Domain OS від Apollo).

Продуктивність CAD-систем на ПК в той час була обмежена 16-розрядної адресацією мікропроцесорів Intel і MS-DOS. Внаслідок цього, користувачі, що створюють складні твердотілі моделі і конструкції, воліли використовувати графічні робочі станції під ОС Unix з 32-розрядної адресацією і віртуальною пам'яттю, що дозволяє запускати ресурсомісткі програми.

До середини 1980-х років можливості архітектури Motorola були повністю вичерпані. На основі передової концепції архітектури мікропроцесорів з усіченим набором команд (Reduced Instruction Set Computer - RISC) були розроблені нові чіпи для робочих станцій під ОС Unix (наприклад, Sun SPARC). Архітектура RISC дозволила істотно підвищити продуктивність CAD-систем.

З середини 1990-х років розвиток мікротехнологій дозволило компанії Intel здешевити виробництво своїх транзисторів, підвищивши їх продуктивність. Внаслідок цього з'явилася можливість для успішного змагання робочих станцій на базі ПК з RISC / Unix-станціями. Системи RISC / Unix були широко поширені в 2-й половині 1990-х років, і їх позиції все ще сильні в сегменті проектування інтегральних схем. Зате зараз Windows NT і Windows 2000 практично повністю домінують в областях проектування конструкцій і механічного інжинірингу, проектування друкованих плат та ін За даними Dataquest і IDC, починаючи з 1997 робочі станції на платформі Windows NT / Intel (Wintel) почали обганяти Unix-станції за обсягами продажів. За минулі з початку появи CAD / CAM / CAE-систем роки вартість ліцензії на них знизилася до декількох тисяч доларів (наприклад, 6000 дол у Pro / Engineer).


Примітки

  1. ІК ФІДЕСІС - cae-fidesys.ru /
  2. CAElinux - www.caelinux.com/CMS/
  3. Синцов - Саровський Інженерний Центр: CFD / CAE / CAD / FEA технології - www.saec.ru/starccmplus/
  4. Adams for Multibody Dynamics - www.mscsoftware.com / Contents / Products / CAE-Tools / Adams.aspx
  5. Універсальний механізм: динаміка машин і механізмів, динаміка автомобілів і залізничних екіпажів, прикладна механіка, кінематика, зворотна кінематика - www.umlab.ru / index_rus.htm
  6. EULER - автоматизований динамічний аналіз багатокомпонентних механічних систем - www.euler.ru/
  7. frund - Комплекс моделювання динаміки систем твердих і пружних тіл - frund.vstu.ru
  8. MBDyn - MultiBody Dynamics - www.aero.polimi.it/ ~ mbdyn /
  9. ITI - Supporting your visions!: SimulationX - www.simulationx.com/

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
OK Computer
Cleanroom Software Engineering
© Усі права захищені
написати до нас