вторник, 8 апреля 2014 г.

Autodesk Simulation Mechanical 2015. Что нового

Данная публикация является переводом к официальному видео 

Добрый день, меня зовут Sualp Ozel и я продакт-менеджер компании Autodesk. В данной презентации я хотел бы пройтись по некоторым захватывающим функциям и возможностям, которые появились в последней версии Simulation Mechanical (ASM) - 2015.
Давайте посмотрим, на некоторые ключевые направления улучшений последнего релиза.

Читать далее...


У нас 5 ключевых направлений. Они обозначены в соответствии с отдачей полученной в пользовательских группах: форумах и предложенных идеях (IdeaStation).

  • Работа с менеджером управления задач (Design study workflow). Были сделаны серьезные изменения в том как происходит интерактивная работа с Design Study
  • Сглаживание результатов нелинейного контакта (Nonlinear contact smoothing). Улучшения в плане работы в режиме MES (Mechanical event simulation) с контактными парами, в которых есть трение
  • Функционал интероперабельности (взаимодействия с другими программами) (Interop with CFD and Recurdyn). Переработано взаимодействие между Simulation Mechanical и Simulation CFD, также были сделаны изменения в инструментах моделирования задач динамики совместно с Recurdyn
  • Удобство пользования (Usability improvements). Было сфокусировано большое внимание на улучшениях процесса работы пользователя с ASM
  • Новые модели материалов и поперечных сечений (New materials & cross section). И наконец появились новые материалы и сечения для балочных элементов, совместимые с другими продуктами из линейки Simulation

Давайте более подробно остановимся на первом направлении - Design study workflow.

Как Вам наверное известно, ASM уже давно позволяет создавать множество вариантов задач  (расчетных проектов) (design study), и каждая такая задача (проект) может обладать своим типом анализа, различными настройками КЭ сетки и силовыми (нагрузками) и граничными условиями. Ну и если Вы вручную создавали расчетную геометрию в ASM задачи могут отличаться даже геометрией.
Однако, в прошлых версиях, после установки (задания всех настроек)  для нескольких задач, запустить на расчет можно было только одну задачу (одновременно). Как только Вы запустили расчет, интерфейс по настройке расчетных проектов переходил в неактивный (заблокированный) режим. Т.е. Вы не могли работать с другими проектами, или просматривать результаты расчетов.
В 2015 версии мы "отвязали" зависимость между расчетными проектами. Теперь Вы можете работать параллельно (не синхронно), над каждым проектом. Вы можете настраивать задачу, или работать с результатами пока  решается другой расчет. Вы можете планировать выполнение множества проектов одновременно. И пока задачи запущены Вы можете управлять ими встроенным менеджером работы решателя (Simulation Job Manager).


Вот Вы видите задачу с множеством расчетных проектов. НА изображении показан открытым менеджер решателя (Solver manager), который позволяет выбрать отдельные проекты которые нуждаются в расчете. Также можно воспользоваться планировщиком, для того чтобу управлять временем запуска задач на счет.

На слайде показана модель с отображенным менеджером работы решателя (Mechanical Job Manager), который показывает какие именно проекты сейчас запущены на расчет. И естественно появились иконки-индикаторы в дереве браузера проектов, которые также сообщают о выполнении решения для данных задач. И еще раз обращу внимание, что все эти расчеты выполняются одновременно и параллельно.
Естественно, если Вы ограничены в ресурсах на Вашем локальном компьютере, Вы не получите повышения производительности и скорости расчета. В случае же использования облачного решателя запуск нескольких задач на расчет одновременно даст Вам существенное преимущество.
Ну и наконец, когда все расчеты выполнены, или даже закончился только один из них, Вы получили возможность находясь в режиме постпроцессора работать с имеющимися результатами. Даже если остальные задачи находятся в процессе решения.


Теперь перейдем к Nonlinear contact smoothing

MES часто используется для задач в которых тела входят в контактное взаимодействие. Одним из распространенных типов контактных задач является задача о защелкивании зажима (snapfit application). На рисунке показаны два тела, для создания сборки которых тела должны быть "посажены" с защелкиванием.
Режим защелкивания можно разделить на три этапа: процесс сближения, процесс скольжения (защелкивания) и процесс "устаканивания". Улучшения о которых пойдет речь, касаются второй части - расчета процесса скольжения.
Давайте посмотрим, что у нас было в прошлом релизе. В прошлом релизе у нас нагрузка от трения рассчитывалась с учетом двух коэффициентов: динамического и статического трения. И естественно программе необходимо было высчитывать находятся ли тела в режиме динамического контакта или статического. И если посмотреть на силу реакции показанную на графике


То после того как тела вошли в полный контакт и наблюдается только скольжение, Вы можете увидеть небольшие колебания (пилообразный график), потому что программе необходимо постоянно определять находятся ли тела в состоянии статического воздействия или динамического.

В данном, 2015 релизе мы сделали то, что можно назвать улучшением существующей модели нагрузки (силы) от трения. Теперь осталась только динамическая составляющая трения. Таким образом, теперь для задания трения достаточно ввести один единственный коэффициент динамического трения, который при работе в режиме скольжения, если мы посмотри на график реакции, в зоне скольжения мы увидим гораздо более гладкие результаты.
В итоге Вам это поможет знать то, что Ваши результаты теперь рассчитываются более точным методом при скольжении.

Давайте посмотрим на анимацию данного процесса:
Мы можем увидеть перемещения в процессе вщелкивания и Вы можете определить где находятся зоны установки, скольжения и высвобождения для процесса защелкивания.

Теперь перейдем к части взаимодействия (Interop with CFD). Первое на чем хотелось бы остановить внимание это взаимодействие с пакетом газодинамики  Simulation CFD (ASCFD). В прошлом релизе мы дали жизнь первому проекту интероперабельности (взаимодействия), при котором стала возможна передача значений температур найденных в ASCFD непосредственно в ASM. Основной целью этого было то, что Вы могли выполнять расчет температурных напряжений (напряжений возникающих в следствие неравномерного распределения температур в теле)

Тут показана модель в ASCFD и результаты расчета сборки выхлопной системы, а именно потока, который течет через нее. Мы можем посмотреть на результирующие скорости, также как и на результирующие давления в потоке. В новом релизе, в дополнение к возможности передачи температуры, была добавлена возможность передачи значения давлений. Изначально мы это реализовали как вспомогательное приложение доступное через магазин приложений (App Store) и получили большое количество положительных отзывов и множество закачек. Данное приложение было скачано более 200 раз.

 Исходя из этого мы решили, что данный функционал является важным, и задача встроить данный функционал является приоритетной. И теперь давления которые действуют в жидкости или газе могут быть приложены к механическим объектам в ASM. Таким образом Вы получите возможность рассчитать результирующие деформации и напряжения от действия температуры и давления.
Давайте посмотрим немного на процесс. Находясь в ASM переходим во вкладку настроек (Setup) и там есть кнопка CFD Results с двумя опциями Temperature (температура) и Fluid Reactions (давление от потока). Выбираем опцию давление от потока, и просто указываем файл расчета ASCFD. После этого можно как обычно, применить другие нагрузки и граничные условия. Сейчас задача будет запущена с закреплениями только в отверстиях крепежа, а давление из ASCFD, и таким образом я получу возможность рассчитать деформацию модели и напряжения. Тут в менеджере задач можно увидеть что задача запущена, и за этим процессом можно следить как уже говорилось ранее. Сейчас отображаются значения перемещений (деформирование модели), и через мгновение, Вы увидите картину распределения напряжений.
И таким образом можно понять достаточно ли хороша данная модель для того давления и скорости потока жидкости, который должен проходить через эту модель.
 Естественно Вы можете комбинировать нагрузки от давления и от температур в одном расчете и получить как температурные напряжения, так и напряжения с учетом существующего распределения давлений.

Теперь перейдем ко второму проекту взаимодействия (Interop with RecurDyn). А именно к взаимодействию с программой RecurDyn.
Мы считаем, что нужно использовать правильный инструмент, для правильной задачи, в правильное время. И это прекрасный пример этого.
На рисунке показана сборка с большим количеством деталей ("многотысячная сборка") в ASM. Если Вы захотите рассчитать эту полную сборку в движении в ASM. Это скорее всего займет крайне много времени. Расчет может длиться сутками, и даже неделями. Если нас не интересует вся сборка, а лишь несколько компонентов, и информация о том на сколько они будут безопасны в использовании то нет необходимости рассчитывать абсолютно всю сборку. Можно просто сделать большую часть сборки абсолютно твердой (недеформируемой, Rigid) и рассматривать только отдельные компоненты, в данном случае это "рука" (стрела, вылет) экскаватора, как деформируемые тела.
 Для того чтобы это сделать, Вам необходимо уметь прикладывать результаты расчета одного тела, или нескольких тел из большой сборки в инструмент динамического моделирования. И именно по этому тут и подходит RecurDyn. RecurDYN это инструмент динамического моделирования, который может анализировать движение объектов, в том числе если все составляющие сборки - твердые тела, кроме нескольких отдельных компонентов, которые рассчитываются в приложениях аналогичных ASM как упругие (податливые, деформируемые) тела. Именно это Мы и сделали в рамках данного проекта. Мы экспортировали информацию о конечно-элементной сетке, формах собственных колебаний, результаты расчета на собственные частоты и формы в RecurDyn.
 И теперь, когда наша задача уже в RecurDyn, Вы можете начать расчет поведения полной сборки в движении, и основная идея зачем это делать заключается в том, что такой расчет будет длиться меньше минуты, если я не ошибаюсь.
  И мы получим конечные результаты. Вы сможете увидеть всю Вашу модель в движении, также как и напряжения или деформацию в нужных элементах, вычислить силы реакций и моментов и пр.
Таким образом это существенное улучшение, которое дает огромный прирост экономии времени. Особенно тем пользователям, которые захотят использовать RecurDyn совместно с ASM в своих проектах.


Теперь перейдем к некоторым улучшениям в удобстве пользования (Usability improvements).

Основной момент на котором хотелось бы остановиться тут, это улучшения в процессе создания расчетной сетки. Но в начале несколько слов скорее об автоматизации, чем о сетке. Во многих случаях, когда Вы делаете статические расчеты, Вам необходимо знать сходятся ли Ваши расчеты, или расходятся. Обычно такие выводы делаются на основе изменения размеров расчетной сетки. Исторически у нас был инструмент, называемый Global Mesh Refinement (глобальное улучшение сетки), который брал всю Вашу модель, всю сборку и разбивал с каждым разом все мельче и мельче. При этом постоянно сравнивая результаты расчета напряжений и перемещений в конструкции, также как и все остальные результаты рассчитанные для полной сборки.
В улучшении о котором пойдет речь, мы взяли основные принципы существующего инструмента (Global Mesh Refinement) и доработали его до возможности применения локально - Local Mesh Refinement. Давайте более подробно посмотрим на это:
 Вот у нас простой расчет обычной пластины. Максимальные напряжения у нас в нижнем левом углу конструкции (метка с надписью 2214), однако бывает, что нас интересует совсем другое место. Например нас может интересовать изменения напряжений в месте перехода (метка с надписью 2088). Потому что в этом месте у нас добавлено скругление, или это может быть вариантом представления сварного соединения. И вот нам необходимо узнать как сходятся результаты при изменении сетки в данной области.
Мы создали новый инструмент, который дает возможность пользователю контролировать и управлять положением области для использования Local Mesh Refinement, радиусом зоны.
И теперь мы можем рассчитать все эти варианты отличающиеся только размером сетки в указанной зоне. В данном случае я считаю с 5-ю различными вариантами сетки.

И наконец, можно получить график изменения значения напряжений или перемещений, как локально, так и глобально в рамках всей задачи. Естественно, что если Вы смотрите на результаты в целом, по всей модели, место и значение максимальных напряжений может не измениться, когда Вы следите за элементом конструкции в котором напряжения достигают меньшего значения. Однако в нашем случае мы получили результат, что значения напряжений вырастут и с измельчением сетки привысят значение, которое было раньше максимальным по конструкции.
Теперь у инструмента есть переключатель, с помощью которого можно указать, что нас интересует - глобальное поведение, или локальное.
И используя инструменты анализа данных, поверх которых сейчас отображено изменение результатов в процентах (разница) мы можем определить параметры сетки. Так если пороговое значение "погрешности расчета" установлено в 10%, нам подойдет вариант сетки №3, и значения полученные с данной сеткой. Ну а если нам понадобится убедиться, что погрешность не превышает 5%, то придется идти до самого конца в котором более точные результаты.
Следующий момент, который хотелось бы упомянуть это инструмент Solid Mesh Refinement. Но прежде чем мы перейдем к нему, мне хотелось бы показать вид сетки с минимальной погрешностью. Для наглядности часть сетки показана с увеличением. Это у нас пятая итерация по улучшению сетки. Но сетка улучшается только в указанной области. Обратите внимание, что сетка в указанной области существенно мельче сетки по всей конструкции.
Теперь необходимо поговорить о пункте Solid mesh retries (количество попыток для создания объемной сетки). На сколько Вам может быть известно, когда мы пытаемся создать сетку для какой-либо объемной детали или сборки, с начала создается сетка для внешних поверхностей тела (граней). И если размер сетки, который Вы выбрали, или размер который установлен по умолчанию настолько крупный, что мы не можем гарантировать успешное создание поверхностной сетки на каком-то из объектов, мы просто пытаемся повторить процесс с более мелким размером конечных элементов.
Мы взяли и применили эту же логику применительно к разбиению объемных "твердотельных" объектов. Теперь, в случае, если поверхностная сетка создана успешно, но объемная сетка не была создана, программа постарается повторить попытку разбиения данной детали с меньшим размером элементов на поверхностной сетке.
И сделав это мы получили существенно более высокий процент успешного создания объемной сетки.

 Следующее улучшение, о котором пойдет речь, это несколько ключевых моментов, касающихся задач линейной динамики (Linear dynamics).
Первое из них касается задач на частоту отклика (Frequency Responce). Для тех из Вас, кто имеет дело с расчетом частот отклика, Вы знаете, что Вам приходится смотреть на поведение конструкции (картины деформирования, и распределения напряжений) после того, как Вы активизировали Вашу сборку с конкретной частотой активизации (отклика, резонансной частотой). Многие пользователи хотели чтобы была возможность посмотреть напряженно-деформированное состояние (НДС), в графическом формате, с возможностью выбора конкретных точек. Но не в варианте множества отдельных вариантов нагружения, а в виде графика на котором отображается значение частоты возбуждения и значение напряжений и деформаций.
В текущем варианте график изменился. По оси 0Х теперь частота возбуждения, с точками отдельных расчетов (Load Cases), по оси 0У - значения напряжений или перемещений. Естественно мы поместили эту же информацию  в область анотации в окне визуализации результатов.
Это также было приложение, которое раньше было доступно, через магазин приложений и мы получили около 50 загрузок данного дополнения. Однако основным откликом пользователей было то, что они хотели видеть эту функциональность встроенной непосредственно в релиз. Пользователи не хотели использовать какие-то отдельные приложения и дополнения для данных действий.
Второе улучшение касается расчета собственных частот и форм (СЧиФ) с учетом изменения жесткости конструкции (под действием нагрузки). Для тех пользователей, которые делают расчеты СЧиФ, была сделана нормализация (масштабирование значений таким образом, чтобы максимум был равен 1) результатов (напряжений, деформаций и перемещений) еще в прошлом релизе (ASM 2014). Но, конечно, для тех пользователей, которые вынуждены считать задачи о СЧиФ с учетом дополнительного нагружения, с учетом изменения жесткости объектов, например под действием сжимающей нагрузки, тоже была полезной возможность просмотра результатов (НДС) в нормализованом виде.
Именно эту возможность - просмотра результатов в нормализованном виде, для задач о поиске СЧиФ с учетом нагрузки - мы и внедрили.

И, наконец, мы пришли к нашим улучшениям по работе с CAD программами, как одних из Usability improvements.
Первым подобным улучшением является то, что теперь мы можем открывать файлы Rhino (Rhinoceros). Теперь нет необходимости иметь Rhino установленным на одном компьютере с ASM. Используя ту же технологию, что и в Inventor'е, мы теперь можем открывать файлы Rhino напрямую в ASM и делать расчеты пластин и оболочек.

Дополнительно, к функционалу открытия геометрии сделанной в ProE (Creo, Pro/ENGINEER), SolidWorks, была добавлена опция выбора двух вариантов их открытия. Для тех из Вас, кто имеет ProE или SW на том же компьютере, что и ASM, когда Вы ранее открывали геометрию в ASM, использовались "нативные" (native, родные) трансляторы которые позволяли получить геометрию, а также информацию о материалах. Также поддерживалась ассоциативность приложения нагрузок при изменении геометрии (после изменения геометрии не надо было перезадавать нагрузки).
Однако не всегда эта геометрия приходила достаточно чисто и точно. Что приводило к проблемам с созданием КЭ сетки. Для того чтобы избежать этого, мы дали возможность пользователям использовать технологию Autodesk под названием Inventor Server для открытия подобных файлов. Но в прошлых релизах эта технология была не доступна нашим пользователям.
Теперь при открытии файла, Вы увидите диалог, показанный на рисунке ниже, который Вам позволит выбрать вариант метода открытия то ли с помощью технологии Autodesk Inventor Server,  то ли используя нативные форматы.
Помните, что в случае использования "родных" технологий у Вас будет ряд преимуществ, таких как: ассоциативность, импорт информации о материалах, однако часто гораздо более важно правильно и чисто (без ошибок и проблем) импортировать геометрию для возможности проведения нормальных расчетов.
По этому, мы оставили для импорта по умолчанию  вариант использования родных трансляторов, так как они дают Вам дополнительные возможности и функциональность, но если что-то вдруг не работает, Вы имеете возможность выбрать технологию Inventor Server, для решения данных проблем.
Следующая часть улучшений касается окна вывода (Output Bab). Теперь визуально интерфейс ASM приблизился к интерфейсу ASCFD, MoldFlow. Вы добавили окно вывода, в котором Вы можете посмотреть файл общей информации (Summary file), лог действий, информацию об объемной сетке и прочие дополнительные данные. такие как: график сходимости, сходимость с использованием инструмента Local Msh Refinement и пр.
Данное окно вывода доступно и в режиме препроцессора (FE Modeller) и в режиме постпроцессора (Results), и в режиме отчетов (Reports Enviroment) и теперь Вам нет необходимости переключаться между режимами для просмотра необходимой Вам информации.

Самое последнее на чем  хотелось бы остановиться это, конечно, режим проверки орфографии в режиме работы с отчетами (скорее всего только английская орфография). И теперь, при создании отчетов Вы можете быть уверенными, что Вы не сделали никаких опечаток или орфографических ошибок.
Особенно это актуально когда Вы составляете и конфигурируете отчет, и печатаете резюме (краткое содержание, executive summary), мы можем отловить все Ваши орфографические ошибки. Вы также можете выбрать между встроенными словарями, чтобы убедиться в правильности написания терминов.

И мы подошли к последнему слайду данной презентации. О о новых материалах и типах балочных сечений (New materials & beam cross section).
Один из новых продуктов в линейке это конечно Autodesk Simulation Composite. У нас два продукта из этой серии это Composite Design и  Composite Analysis.
Composite Design позволяет Вам производить достаточно простые расчеты и создавать информацию о слоях и теперь в 2015 релизе Вы получаете возможность импортировать данную информацию как исходную для ортотропных или анизотропных материалов в ASM.
Мы не подключили всю их базу материалов целиком, потому что основная идея композитных материалов состоит не в свойствах отдельных слоев, а в том как они скомпонованы один с другим для создания произвольного материала с нужными свойствами или даже комбинацией свойств. И свойства целого пакета - это единственное, что важно при выполнении прочностного анализа, а не свойства конкретного слоя.

В то же время мы включили множество международных материалов из библиотеки Robot Structural Analysis (RSA). Для тех из Вас, кто работает в строительной области и основными инструментами для Вас являются Robot  и Revit. Robot Structural, это инструмент конечно-элементного анализа в основном для задач с балками, стержнями, пластинами и оболочками  которые были построены в Revit. И он имеет очень большую библиотеку  материалов с конкретными марками сталей, алюминиевых сплавов и бетона для очень большого числа стран.
И теперь в менеджере материалов в ASM, с помощью инструмента Add, Вы можете Выбрать название папки в соответствии со страной, для которой Вы разрабатываете изделия или хотите провести расчет и он (ASM) добавит данные к библиотеке по умолчанию.
Последним идет список типов сечений для балок. Наша существующая библиотека была существенно обновлена. Последняя версия библиотеки поменяла номер с 13 на 14.1 согласно спецификациям AISC. Данные типы сечений поддерживаются при выполнении и линейных и нелинейных расчетов.
Также мы добавили балочные сечения из стандартов DIN, Европейских и Японских стандартов, они также преимущественно из RSA. Но помните, что данные взятые из Robot'а пока пригодны только для выполнения линейных статических задач и некоторых задач линейной динамики и не подходят для нелинейных задач или задач MES

Вот частичный обзор возможностей, которые появились в Autodesk Simulation Mechanical 2015. Мы очень довольны запуском и ждем отзывов пользователей и надеемся что им понравится последний релиз. Спасибо

Перевел Васильев Антон для adsk.tmm-sapr.org