midas NFX STR

В midas NFX есть разные типы статических нагрузок и граничных условий; используйте все типы сеток, а 64-битные высокопроизводительные алгоритмы помогут вам оперативно выполнить линейный анализ без ущерба для точности результатов расчета.

Преимуществом будет использование линейных контактов, например, скользящий контакт при линейном анализе — вам больше не нужно выполнять нелинейный анализ, требующий больших затрат времени.

• Линейная статика: результаты смещения, напряжения, коэффициента безопасности, термическое смещение и напряжение, предварительное напряжение, подклассы и результирующие комбинации каждого варианта нагрузки, оценка пригодности и плотности сетки;
• Модальный анализ и потеря устойчивости: собственная частота, коэффициент модального участия, результаты по эффективной массе, предварительная нагрузка, присвоение диапазона вычисления собственного значения, проверка отсутствия собственного значения (последовательность штурма);
• Высокопроизводительные 32 и 64-битные параллельные решатели: Multi-Frontal, AMG, Block Lanczos;
• Линейные контакты: сварные, скользящие, жесткие, общие, трение.

Модальный анализ в механике конструкций определяет собственные частоты и формы собственных колебаний. Полученные данные при решении этих фундаментальных задач позволят вам понять, как конструкция будет реагировать на динамические нагрузки, и в дальнейшем корректно провести продвинутые типы расчетов.

В midas NFX реализован модальный анализ с учетом преднапряжения и относительного движения между частями сборки:

• Последовательный анализ двух случаев — преднапряженных состояний, отраженных в жесткости конструкции, с последующим анализом собственных значений. Вам не придется запускать новый проект;
• Поддерживается линейный контакт. Модальный анализ отражает относительное движение между частями;
• Учет скользящего контакта в линейном модальном анализе;

Анализ устойчивости используется для прогнозирования разрушения протяженных тонких конструкций и определения критического значения сжимающей нагрузки, приводящей к потере устойчивости. В midas NFX реализован алгоритм Ланцоша для генерации форм потери устойчивости в конструкциях. Анализ состоит из двух подслучаев:

• Линейный статический анализ: Расчет материала и геометрической жесткости конструкции;
• Анализ собственных значений: Создание модальных форм.

Используя подслучаи, вы можете сначала выполнить линейный анализ, а затем увидеть результаты анализа потери устойчивости на деформированной форме. Результаты статического анализа и собственных значений дают результирующие формы потери устойчивости конструкции.

• Применимо ко всем элементам, включая композитные материалы;
• Результаты анализа: собственные значения (фактор), формы мод, напряжения, деформация, энергия деформации и другие;
• Определение диапазона вычисления собственных значений;
• Проверка на отсутствие собственных значений (последовательность Штурма);
• Поддержка линейного контакта.

Создавайте модели с характеристиками, соответствующими свойствам композитного материала. Выполняйте проверку 2D- и 3D-элементов, отображайте приведенные характеристики и результаты расчетов на прочность и уменьшайте количество производственных дефектов.

• Теория разрушения: Hill, Hoffman, Tsai-Wu, максимальное напряжение, максимальная деформация, NASA LaRC02;
• Индекс отказа, индекс отказа FE, коэффициент прочности;
• Поддержка 3D-композитных и нелинейных материалов;
• Поддержка Global Ply ID и расчет матрицы свойств материала (A, B и D);
• Результаты верхнего или нижнего волокна;
• Способы определения направления материала: угол, система координат, вектор и другие.

В нелинейном анализе конечных элементов источник нелинейностей – влияние больших перемещений на общую форму конструкций. Конструкции, подвергающиеся большим перемещениям, могут иметь существенные изменения формы вызванные нагрузками, которые могут быть причиной нелинейной реакции конструкции в виде повышения жесткости и/или размягчения.

• Большое смещение и большое вращение рассматриваются с использованием обновленного метода Лагранжа;
• Сила следования: давление, сила тяжести, сосредоточенная нагрузка.

Результат нелинейной зависимости между напряжением и деформациями, которые проявляются в поведении конструкций. Несколько факторов могут вызвать нелинейное поведение материала. Зависимость отношения напряжения-деформации материала от хронологии нагрузок, от продолжительности нагрузки и температуры — вот некоторые из этих факторов.

• Упругопластическая модель и гиперэластичные модели (Mooney Rivlin, Ogden, Neo-Hookean, Polymoial, Ogden, Blatz-Ko);
• Режимы упрочнения: изотропный, кинематический и комбинированный;

Контактные задачи встречаются при оценке движения и взаимодействия несвязных тел относительно друг друга. Анализ контактов основан на предположении о непроникающем условии. С физической точки зрения анализ соответствует нелинейному поведению. В midas NFX представлено два типа нелинейных контактов:

• Rough Contact: Разделение контактов происходит в нормальной плоскости, но скольжение вдоль плоскости контакта не происходит;
• General Contact: Разделение контактов происходит в нормальной плоскости, а также вдоль плоскости контакта.

Существует другой случай, когда элементы одного и того же набора сеток входят в контакт друг с другом — подобный случай известен как самоконтакт и используется во многих конструкциях.

При больших смещениях или деформациях в конструкции формула закона Гука не подходит для описания происходящего. Поскольку деформация больше не является бесконечно малой, она вызывает изменения формы и, следовательно, жесткости конструкции.

Нелинейный решатель в midas NFX повторно вычисляет жесткость через небольшие интервалы, чтобы более точно предсказать поведение конструкции. Критерий Ньютона-Рафсона используется для получения сходимости при каждой итерации.

В midas NFX реализован высококачественный линейный динамический анализ. Вы можете получить результат в функции времени или в зависимости от частоты, а с помощью автоматического анализа временных шагов вы можете выполнить анализ быстрее.

Линейный динамический анализ методами прямого и модального отклика:

• Переходный ответ и частотный отклик;
• Функция преобразования статических нагрузок в динамические;
• Поддержка функции Auto Time Step;
• Функция анализа с учетом различных условий нагрузки;
• Различные эффекты демпфирования: модальные, конструктивные, материальные, рэлеевские, частотно-зависимые.

Анализ частотного отклика обеспечивает методику определения стационарного отклика конструкции на синусоидальные (гармонические) возбуждения известной частоты.

При расчете частотного отклика возбуждение явно определяется в частотной области, что означает, что все приложенные силы известны на каждой возбуждающей частоте.

Анализ широко используется для обнаружения резонансного отклика и его предотвращения при необходимости.

Целью расчета переходных процессов является вычисление поведения конструкции, подвергаемой изменяющемуся во времени возбуждению.

Переходное возбуждение определяется во временной области. Все нагрузки, приложенные к конструкции, известны в каждый момент времени.

Метод вычисления отклика конструкции на переходные возбуждения, которые содержат много частот. Спектр — это представление временной истории нагрузки в частотной области.

Альтернатива расчету переходных процессов и оперативный способ получения оценки максимального отклика системы на действие нестационарного процесса без необходимости проведения полного нелинейного расчета данного процесса.

Добавлена база данных по критериям сейсмического проектирования.

Случайный анализ определяет методику вычисления отклика конструкции из-за недетерминированных нагрузок на основе вероятности и статистики.

В исследовании случайных колебаний нагрузки описываются статистически по функциям мощности спектральной плотности (PSD). Функция Power Spectral Density является статистическим представлением истории временной нагрузки.

Анализ поддерживает большие деформации. Выполняйте анализ падения или удара с помощью теплопередачи или реакции на частоту, а затем учитывайте нелинейность: геометрическую, материала или контактную. Используйте разные типы элементов, включая шестигранные, пирамидальные и тетраэдрические элементы более высокого порядка.

Приложения для анализа формовки, обработки с использованием неявного анализа и анализа с последовательной связью.

• Нелинейность материала: упругопластическая и гиперэластичные модели (Mooney-Rivlin, Neo-Hookean, Polynomial, Ogden, Blatz-Ko);
• Геометрические нелинейности: большое смещение, большое вращение и сила следования (давление, сила тяжести, сосредоточенная нагрузка);
• Контактная нелинейность: различное поведение контакта с учетом трехмерного контакта и трения;
• Шкала масс: масштабирование по отдельным группам элементов, регулировка массы на основе временного шага;
• Проверка состояния сходимости и результатов на промежуточных этапах;
• Функции перезапуска с использованием подслучаев и параллельной обработки с использованием многоядерных процессоров.

Нелинейный переходный анализ позволяет обрабатывать зависящие от времени задачи при одинаковом рассмотрении всех трех типов нелинейности: материал, геометрическая и контактная нелинейность.

В зависимости от длительности динамического события может использоваться алгоритм неявного или явного решения.

• Неявные методы релевантны для переходных процессов, которые происходят в течение длительного периода времени, и где преобладает низкочастотная конструктивная динамика;
• Явные решения подходят для кратковременных переходных процессов, в которых важное значение имеет влияние волн напряжения.

Последовательный анализ определяет метод вычисления квазистатического отклика конструкции. Доступны три типа анализа:

• Нелинейный неявный переходный процесс;
• Нелинейный явный переходный процесс;
• Нелинейный статический.

Типичное применение последовательного анализа — задачи, связанные с формованием металла, то есть случаи, где присутствует возвратная пружина, например, штамповка и прессование.

Моделируйте динамическое движение систем из гибких и жестких тел, подверженных комбинации поступательных и вращательных движений относительно друг друга — детали соединены между собой шарнирами, ограничивающими их относительное движение.

Анализ позволяет выполнять как прямые, так и обратные динамические задачи, проверить работоспособность механизма, оценить динамическое поведение, оптимизировать движения и нагружения систем.

Динамическое моделирование механизмов применяется в робототехнике и аэрокосмической технике, цифровом прототипировании или автомобилестроении — например, при анализе системы из валов, шестерней и корпуса в коробке передач автомобиля.

Процесс перемещения тепла от одного объекта к другому называется теплопередачей. В физике считается, что это осуществляется преимущественно одним из трех способов: теплопроводность, конвекция и излучение. midas NFX позволяет вам изучать эти механизмы передачи тепла, вызванные тепловыми нагрузками. К таким нагрузкам относятся:

• Конвекция;
• Излучение (излучение в полости: закрытое и открытое состояние, коэффициент формы излучения рассчитывается автоматически);
• Расход тепла;
• Тепловые потоки (тепловой поток на единицу площади);
• Скорость выработки тепла (расход тепла на единицу объема);
• Границы постоянной температуры;
• Поддержание термоконтакта (проводимость между прерывистыми частями);
• Представлен независимый анализ тепловых напряжений (автоматическое соединение с теплопередачей и линейным статическим сопротивлением).

Во многих тепловых задачах тепло может оказывать непосредственное воздействие на конструкции и детали, создавая искажения, которые затем вызывают дополнительное напряжение. В каждом из этих случаев важно понимать, как изменение температуры изменит поведение вашего изделия.

midas NFX позволяет понять последствия теплового воздействия на ваш продукт для определения его структурных характеристик. Вы сможете выполнять как тепловой, так и конструктивный анализ одновременно, экономя время и получая точные результаты.

Этот тип анализа поможет вам улучшить и найти новые топологии вашей конструкции, соответствующие всем заданным требованиям. На выходе вы получите прочную и легкую в изготовлении модель, в тоже время достигнув экономии материала при обеспечении ее долговечности.

Поиск новых конструктивных решений осуществляется за счет оптимизации плотности сетки для выполнения заданных критериев и ограничений. Изменения включают создание новых границ тела и удаление существующих. Вы можете установить максимальное смещение или напряжение, а midas NFX создаст наилучшую конструкцию, в которой используется меньше материала, но, в то же время, достигаются цели проектирования.

• Типы анализа, которые могут быть связаны: линейный статический, модальный и частотный отклик;
• Учет ограничений и условий проектирования: напряжение, смещение, объем или условия производства (направление прорисовки и симметричные условия);
• Одновременная оптимизация, совместимая с различными условиями эксплуатации и нагрузки;
• Автоматическая регенерация и сглаживание сетки расчетной модели без отдельной работы с CAD-системой.

Анализ основан на оценке и проверке влияния каждого материала и свойства. midas NFX определяет оптимальный состав и сводит к минимуму напряжение, объем или вес модели.

Оптимизация параметров материала или сетки для максимизации или минимизации заданных критериев проектирования: напряжения или смещения. Например, толщина пластинчатых элементов может быть автоматически оптимизирована для минимизации смещения в определенных областях модели через локальные датчики.

• Предназначена для всех типов термического и конструктивного анализа;
• Переменные свойства и материалы: интуитивное назначение переменных, размер и толщина сечения, толщина и углы наслоения композитного материала, жесткость пружины, демпфирование, масса, модуль упругости;
• Выборочные методы проектирования: Full Factorial Design (FFD), Central Composite Design (CCD), Orthogonal Array (OA), Optimal Latin Hypercube Designs (LHDs) и исследование параметров 1D, корреляция между проектной переменной и анализом отклика;
• Оптимизация по приближенной модели Кригинга и 2D-3D модель полиномиальной регрессии.

Снижайте риски потери данных. В midas NFX предусмотрен безболезненный импорт геометрии в более 20 форматах файлов: Parasolid, ACIS, STEP, IGES, PRO-E, CATIA, SolidWorks, Unigraphics, Inventor, AutoCAD.

Возможность импорта и экспорта исходных файлов МКЭ в стандартный формат NASTRAN (.nas; .bdf). Данные также можно экспортировать в текстовом формате для поддержки интеграции со сторонним решателем.

Функции поверхностного и твердотельного моделирования, включая разные методы моделирования: как снизу вверх, так и сверху вниз. Инструменты для создания геометрий линий, поверхностей и тел. Редактирование геометрии: логические операции, извлечение средней плоскости, создание объема CFD и другие. Проверка качества геометрии — поиск прерывистых кривых, дублирующихся кривых, поверхностей и других элементов.

Часто геометрия с избыточной детализацией мешает генерации качественной конечно-элементной модели. midas NFX автоматически обнаруживает ненужные для анализа элементы: отверстия, скругления, выступы или микроповерхности — и удаляет их из геометрии.

Для создания качественной расчетной модели функцию можно применить при импорте или же запустить поиск, проверку и удаление в интуитивно-понятном мастере очистки без сложной ручной работы.

Также вы можете использовать удаление вручную, чтобы упростить сложные формы, такие как снятие фаски вокруг отверстий или микроповерхностей.

В случае изменения CAD-модели вы можете запустить автоматическое обновление для повторного анализа без необходимости в дополнительной повторяющейся работе. Также можно проводить параметрические исследования для различных геометрических размеров.

midas NFX поддерживает ссылки для обновления расчетной модели: идентификаторы геометрических объектов, координаты и цвета геометрических поверхностей, которые позволяют пользователю обновлять даже после изменения топологии CAD-модели.

На практике масштаб расчетной ситуации может быть очень большим. В некоторых случаях анализируемая конструкция может растягиваться на метры в размерах, весить сотни тонн или иметь тысячу компонентов.

midas NFX был протестирован для решения инженерных задач больших габаритов. Рабочая среда и инструменты создания сетки разработаны для решения проблем такого характера, начиная от импорта объемных CAD-файлов, создания сетки для сотен компонентов в крупной сборке и заканчивая расчетом и постобработкой.

Если используемое ПО не обеспечивает автоматический контакт, то вы можете потерять часы работы только на определение контактов. В midas NFX есть инструмент диспетчера контактов, который поможет удобно просматривать все контакты и их типы. Даже для сложной сборки контакты устанавливаются путем авторасчета расстояний между деталями без необходимости проверки каждого условия контакта. Определенные контакты можно четко проверить с помощью визуальных представлений. Кроме того, вы можете легко изменить информацию о контактах.

Разнообразие типов элементов предоставляет возможность моделировать конечно-элементные задачи наиболее точным и удобным способом.

• 1D элементы: ферма, балка, труба и кабель;
• 2D Элементы: оболочка (пластина), мембрана, поверхность, плоская деформация, осесимметричная и композитная оболочка;
• 3D Элементы: тетраэдр, гексаэдр, пентаэдр и пирамида.

Для 2D и 3D элементов можно использовать линейные (первого порядка) или квадратичные (второго порядка) элементы.

Высокопроизводительные алгоритмы создания сетки КЭ обеспечивают эффективную дискретизацию геометрии. Методы создания сетки:

• 2D: Delaunay Mesher, Loop Mesher, Grid Mesher и Map Mesher;
• 3D: по умолчанию Tetra Mesher, высокоскоростной Tetra Mesher, гибридный Mesher и Map-Solid Mesher.

Такие функции как параллельная обработка, датчик приближения геометрии, контроль размера и другие помогут вам создать сглаженную и детализированную сетку при меньших затратах времени и усилий.

• Статические конструктивные: сила, гравитация, давление, смещение, крутящий момент и изгибающий момент;
• Динамические конструктивные: скорость, ускорение и сила;
• Температурные: температура, тепловой поток, конвекция, излучение и источник тепла;
• Поток: вход и выход жидкости, стенка, скорость и давление, турбулентность, температура и тепловой поток;

Изменяйте величину нагрузок по пространству, времени и частоте с помощью назначения пространственных, временных или частотных функций.

Для имитации физических условий модели важно, чтобы ограничения были правильно выбраны и назначены. Некоторые из граничных условий по умолчанию: ограничение перемещений, закрепленное (шарнирное), ограничение перемещений или ограничение поворота — могут быть автоматически применены в midas NFX. Отдельные степени свободы (поступательная и вращательная) также могут быть ограничены.

Кроме того, для моделей с симметричной геометрией и условиями нагрузки можно использовать симметричные граничные условия.

Нагрузки передаются на всю модель через элементы. Однако для сборки с несколькими деталями в зазорах между различными деталями могут отсутствовать элементы, поэтому для передачи нагрузки необходимо определение контакта между частями.

• Линейные контакты
  Welded — две части склеены или скреплены и ведут себя как одно тело.
  Bidirectional Sliding — две части сборки могут иметь относительное скользящее движение.
• Нелинейные контакты
  General — поддерживает вертикальное и горизонтальное разделение.
  Rough — общий контакт, при котором горизонтальное скольжение между деталями невозможно.

В midas NFX доступно два фреймворка работы с преднастройками: Expert (для опытных специалистов) и Beginner (для новичков в расчетах методом КЭ).

Название режима говорит само за себя. Он предназначен для опытных инженеров с глубоким познанием моделирования и расчетов. Вам доступен полный арсенал опций и настроек для выполнения анализа на высоком уровне точности. Сложное геометрическое моделирование, различные генераторы сетки или создание вручную, обширные функции анализа результатов. Доступны инструменты для создания и правки геометрии, которые помогут вам изменить ее без неудобства возврата в CAD-программу.

Режим быстрого и простого способа моделирования с различными автоматическими функциями и минимальными требованиями к вводу. Мощные алгоритмы создания сетки конечных элементов, дополненные высокопроизводительными решателями, делают этот режим оптимальным инструментом для начинающих инженеров. Такие опции как автоматическое упрощение модели, автоматическое обновление и мастер анализа делают задачу менее громоздкой даже для самых продвинутых пользователей.

В базе данных midas NFX 1 100 материалов: чистые металлы, сплавы черных и цветных металлов, цветные металлы, силиконы, углеродные волокна, древесина. Изотропные, ортотропные, анизотропные, учет пластичности и ползучести, вязкоупругие и вязкопластические, жидкости, гиперупругие, модели Mooney-Rivlin, Ogden, Arruda-Boyce, уплотнения, с памятью формы.

Возможность добавления своих материалов, которые недоступны в базе, для повторного использования в будущих проектах.