Обзор программ конечно-элементного анализа

Даем обзор на популярные программы, которые позволяют производить расчеты конструкций на статические и динамические нагрузки для различных материалов с учетом:

• физической и геометрической нелинейности;

• температуры;

• взаимодействия с различными средами.

Такие программы позволяют определить допустимые, критические и фатальные нагрузки, когда конструкция разрушается.

ANSYS, MSC/NASTRAN, LS-DYNA: данные программы — одни из самых распространенных, рассмотрим их по отдельности.

ANSYS

ANSYS — универсальный пакет программ, в России один из интеграторов — компания CAE Expert.

Решает в единой пользовательской среде и на одной и той же модели (это весомое преимущество) задачи оптимизации конструкции на основе анализа:

• температуры;

• прочности;

• гидрогазодинамики;

• электромагнетизма.

У программы двусторонний обмен геометрией, который поддерживает большинство популярных форматов, можно работать почти со всеми CAD-системами, также возможно реализовать сквозное проектирование благодаря встраиваемым в эти системы модулям ANSYS.

Программа также позволяет проводить связанный анализ благодаря особым конечным элементам со степенями свободы по температуре, напряжению и прочим факторам.

MSC.Nastran/MSC.Patran

В решении задач полностью идентична ANSYS. Позволяет проводить расчеты:

• напряженно-деформированного состояния,

• частот и форм колебаний,

• устойчивости,

• акустических явлений

• процессов (усойчивых и неустойчивых, динамических и статистических),

• исследование аэроупругости.

Расширенные возможности: моделирование различных типов материалов, технологий подконструкций, макроязык DMAP.

Точность расчетов достигается одновременным применением h и p-элементов, при этом компьютерные ресурсы требуются минимальные.

LS-DYNA

Проводит динамические расчеты, используя явный и неявный методы интегрирования. Анализирует разрушения как целостности, так и отдельных узлов. Также анализирует процессы производства: глубокая штамповка, гидроформование, сверхпластическое формование, прокатка, штамповка, механообработка, сверление. В отличие от ANSYS и MSC.Nastran данная программа изначально предназначена для решения динамических нелинейных задач. Для решения задач используется:

• многокомпонентная гидродинамика;

• бессеточный метод, основанный на методе Галеркина;

• автоматическое перестроение и сглаживание конечно-элементной сетки;

• лагранжево-эйлеровы сетки;

• большое количество моделей материалов;

• пользовательсоке программирование.