Apm winmachine руководство пользователя - Большая энциклопедия инструкций и руководств

Российская фирма научно — технический центр апм (“автоматизированное проектирование машин”)

представляет
Систему автоматизированного расчета
и проектирования в машиностроении и
строительстве

Apm WinMachine

Если
Ваше предприятие, организация либо
конструкторское бюро создает механическое
оборудование или строительные конструкции,
то для разработки современных машин,
конкурентоспособных по отношению к
зарубежным аналогам, Вам необходимо
внедрять компьютерную технологию
проектирования. Это единственный путь,
который способен поднять качество
проектирования и создать оптимальные
по весу, энергопотреблению и ряду других
параметров конструкции.

Для
реализации этих и других задач и
предназначена русскоязычная Система
автоматизированного расчета и
проектирования в машиностроении и
строительстве APM
WinMachine
— российская
разработка, адресованная инженерам и
конструкторам, занятым конструированием
нового и модернизацией существующего
механического оборудования.

При
создании нашей Системы был использован
уникальный опыт конструирования машин,
который нарабатывался долгие годы в
многочисленных лабораториях отраслевых
институтов и других научных организаций
и предприятий бывшего СССР. В Системе
APM
WinMachine
такой опыт обобщен, осмыслен, дополнен
собственными оригинальными разработками
и реализован в виде комплекса компьютерных
программ, которые составляют
инструментальную основу проектирования.
Создатели APM
WinMachine в
течение 15 лет собирали и разрабатывали
методы инженерного расчета и проектирования
механического оборудования и строительных
конструкций, в результате чего появилась
такая Система, которая по большинству
параметров не имеет мировых аналогов.
Для того чтобы эта разработка наиболее
полно отвечала требованиям практики
конструирования, в нее вошли модули
расчета прочности, жесткости и устойчивости
механических систем, реализованные
методом конечных элементов. С помощью
APM
WinMachine
можно быстро и без проблем получать
рациональные геометрические размеры
элементов машин и строительных
конструкций.

APM
WinMachine
включает эффективные и надежные алгоритмы
и программы расчета:

энергетических
и кинематических параметров;
прочности,
жесткости и устойчивости;
выносливости;
надежности
и износостойкости;
динамических
характеристик.

С
ее помощью можно выполнить расчеты и
проектирование:

Соединений
деталей машин и элементов конструкций,
включая комплексный расчет всех типов
резьбовых, сварных, заклепочных
соединений и соединений деталей
вращения.
Всех
типов зубчатых
передач, а
также червячных,
ременных и
цепных
передач, и
выполнения чертежей элементов этих
передач в автоматическом режиме.
Винтовых
передач.
Подшипников
качения всех
известных типов и подшипников
скольжения.
Валов
и осей.
Произвольных
балочных конструкций.
Ферменных
плоских и пространственных конструкций.
Напряженно-деформированного
состояния деталей
методом конечных элементов.
Трехмерных
рамных конструкций.
Упругих
элементов машин
(пружин сжатия, растяжения и кручения,
плоских пружины, а также тарельчатых
пружин и торсионов).
Кулачковых
механизмов
с автоматическим генератором чертежей.
Рычажных
механизмов
произвольной структуры.
Приводов
вращательного движения произвольной
структуры.
Планетарных
передач произвольного
типа.
Оболочечных,
пластинчатых и стержневых конструкций
произвольного вида (а также их произвольных
комбинаций) методом
конечных элементов.

Каждый
модуль предоставляет пользователю
интегрированную среду, которая включает:

специализированный
графический редактор;
полный
цикл вычислений;
разнообразные
средства представления результатов
расчета;
разветвленную
систему подсказок.

В
Системе имеется инженерная
база данных
для хранения существующих стандартов,
доступная всему комплексу расчетных
программ, электронный
учебник “Основы проектирования машин”,
в котором изложены основные методы
расчета, использованные при разработке
АРМ WinMachine, и
чертежно-
графический редактор.

По
желанию Заказчика Система АРМ
WinMachine может
поставляться как целиком, так и в виде
набора отдельных модулей. Возможна
разработка новых программ и модификация
существующих в соответствии со
спецификациями Заказчика.

АРМ
WinMachine предназначена
для персональных компьютеров.
Минимальные аппаратные требования:
Pentium,
16Мб ОЗУ
(рекомендуется 32-64 Мб), 50Мб на жестком
диске. Операционная система не ниже
Windows
95/NT.

Система
АРМ WinMachine
неоднократно демонстрировалась на
Международных выставках в составе
экспозиции Министерства науки и
технической политики России (CeBIT-94, 95,
96, 97; Hannover Messe-96; SIMO-95, 96 и т. д.) и Международных
выставка компьютерной техники и
информационных технологий “КОМТЕК-98,
99, 2000”, Москва.

Система
доступна по цене. Более сотни пользователей
АРМ WinMachine
в России и за рубежом (например,
«ВНИИПТМАШ», Москва; «ВНИИКОМЖ», Москва;
Московский монетный двор «ГОЗНАК»;
«Коломенский завод» г. Коломна МО;
Канонерский судоремонтный завод,
С-Петербург; Сыктывкарский ЛПК;
«Находкинский судоремонтный завод»,
г. Находка Приморского края;
«Славнефть-Мегионнефтегаз», г. Мегион
Тюменской обл.; «Тюменьэнергоремонт»,
г. Сургут Тюменской обл.; Уральский
электрохимический комбинат, г. Новоуральск
Свердловской обл.; Демиховский
машиностроительный завод, г. Орехово-Зуево
МО; компания сотовой связи «БИЛАЙН»;
фирма “КРОСНА”, Москва; Альметьевский
насосный завод, Татарстан; Волжский
трубный завод, г. Волжский Волгоградской
обл.; Лебединский ГОК, г. Губкин Белгородской
обл.; Производственное мебельное
объединение «Шатура», МО; Сыктывкарский
ЛПК, Республика Коми; Кондитерская
фабрика «Ударница», Москва; Нижегородский
машиностроительный завод, г. Н.-Новгород;
Заволжский моторный завод, г. Заволжье
Нижегородской обл.; Комбинат «МАГНЕЗИТ»,
г. Сатка Челябинской обл.; «Тяжмаш», г.
Сызрань Самарской обл.; «ИркутскГипродорНИИ»,
г. Иркутск; Ангарский завод полимеров;
Скопинский автоагрегатный завод,
Рязанская обл.; Николаевский глиноземный
завод, Украина; НПК «Фотоприбор»,
Украина; фирма «HUECK”,
Германия и
многие другие) давно не имеют проблем
с качеством и сроками разработки.

Вы
тоже можете получить такие возможности.
Мы приглашаем Вас на учебу, где можно
будет во всем этом убедиться самим.
Приняв участие в одном из ежемесячно
организуемых Центром АПМ семинаров, Вы
познакомитесь с современным уровнем
проектирования в области механики,
машиностроения, приборостроения,
строительства и т. д. Вам будет предоставлена
возможность поработать самостоятельно
под наблюдением разработчиков Системы.
Вы сможете задать интересующие Вас и
Ваше предприятие вопросы. Вы получите
все необходимые рекламные материалы.

По
желанию потенциального Заказчика мы
можем предоставить Систему АРМ
WinMachine
во временное пользование сроком на
один месяц
для детального ознакомления с ее
работой. Для этого необходимо выслать
нам по факсу или по почте гарантийное
письмо, подтверждающее Ваше обязательство
вернуть Систему в случае отказа от ее
приобретения.

Источник

Российская фирма научно — технический центр апм (“автоматизированное проектирование машин”)

представляет
Систему автоматизированного расчета
и проектирования в машиностроении и
строительстве

APM
WinMachine
включает эффективные и надежные алгоритмы
и программы расчета:

энергетических
и кинематических параметров;
прочности,
жесткости и устойчивости;
выносливости;
надежности
и износостойкости;
динамических
характеристик.

С
ее помощью можно выполнить расчеты и
проектирование:

Соединений
деталей машин и элементов конструкций,
включая комплексный расчет всех типов
резьбовых, сварных, заклепочных
соединений и соединений деталей
вращения.
Всех
типов зубчатых
передач, а
также червячных,
ременных и
цепных
передач, и
выполнения чертежей элементов этих
передач в автоматическом режиме.
Винтовых
передач.
Подшипников
качения всех
известных типов и подшипников
скольжения.
Валов
и осей.
Произвольных
балочных конструкций.
Ферменных
плоских и пространственных конструкций.
Напряженно-деформированного
состояния деталей
методом конечных элементов.
Трехмерных
рамных конструкций.
Упругих
элементов машин
(пружин сжатия, растяжения и кручения,
плоских пружины, а также тарельчатых
пружин и торсионов).
Кулачковых
механизмов
с автоматическим генератором чертежей.
Рычажных
механизмов
произвольной структуры.
Приводов
вращательного движения произвольной
структуры.
Планетарных
передач произвольного
типа.
Оболочечных,
пластинчатых и стержневых конструкций
произвольного вида (а также их произвольных
комбинаций) методом
конечных элементов.

Каждый
модуль предоставляет пользователю
интегрированную среду, которая включает:

специализированный
графический редактор;
полный
цикл вычислений;
разнообразные
средства представления результатов
расчета;
разветвленную
систему подсказок.

Современный взгляд на проблему проектирования с использованием
программного обеспечения НТЦ АПМ

Модуль АРМ Structure3D

Заключение

В этой статье мы хотели бы поделиться своим опытом работы
с отечественной CAD/CAE-системой APM WinMachine, созданной в НТЦ АПМ. Эта система
уже в течение трех лет успешно используется нашим предприятием при проектировании
как мототранспортных средств, так и других изделий.

Для начала несколько слов о том, чем мы занимаемся. Наше предприятие — ОАО
«Вятско-Полянский машиностроительный завод “Молот”» — осуществляет проектирование
и изготовление гражданского оружия, товаров народного потребления, станков различных
модификаций — от деревообрабатывающих до фасовочных автоматов, которые широко
используются в пищевой промышленности. Одним из направлений нашей деятельности
является производство мототранспортных средств.

В 60-70-е годы завод выпускал мотороллеры «Вятка» и «Электрон», а также боковые
прицепы к мотоциклу ИЖ. В конце 90-х годов, продолжая традицию изготовления
мототранспортной техники, завод приступил к изготовлению и выпуску мини-мотороллера
скутерного типа «Стриж» и мини-байка мотоциклетного типа с объемом двигателя
50 см3.

С самого начала нам было понятно, что быстро и на высоком уровне решить весь
комплекс сложных проблем проектирования подобных конструкций можно только с
помощью новейших компьютерных технологий. Однако имея в штате квалифицированных
специалистов с богатым опытом «ручного» проектирования, мы серьезно рассматривали
целесообразность применения новейших программных продуктов. Было ясно, что без
современного инженерного анализа выпускаемого оборудования невозможно создать
изделие, конкурентоспособное на рынке мототранспортных средств, который перенасыщен
множеством предложений как отечественных, так и зарубежных компаний.

Понятно, что в этой ситуации нужно было совершить качественный прорыв как в
плане проектирования выпускаемой продукции, так и в технологическом плане.

На российском рынке программных продуктов наше внимание привлек программный
комплекс АРМ WinMachine, который во многом удовлетворял нашим потребностям.
После демонстрации и пробной эксплуатации мы приобрели эту систему. НТЦ АПМ
провел полноценное обучение наших сотрудников, что явилось мощным стимулом для
внедрения программного обеспечения в производство.

Мы рассматривали и многие другие предложения зарубежных производителей (что
касается отечественных программных продуктов, то в этом секторе рынка других
предложений просто нет), но выбор осознанно был сделан в пользу отечественной
системы АРМ WinMachine, главным образом благодаря ее функциональным возможностям.
Еще одним немаловажным фактором явилась относительно низкая стоимость этого
программного комплекса — она на порядок ниже, чем у продуктов западных производителей.
Удобно, что у APM WinMachine русскоязычный интерфейс и имеется руководство пользователя
на русском языке.

Наконец, для любого пользователя (и мы здесь не исключение), очень важно, чтобы
разработчик в любой момент мог помочь консультацией, обучением и настройкой
поставляемых решений под наши конкретные запросы. НТЦ АПМ готов предоставить
подобные услуги. Время показало, что мы сделали правильный выбор.

Современный взгляд на проблему проектирования с использованием
программного обеспечения НТЦ АПМ

Наш завод широко использует весь комплекс программ АРМ WinMachine при проектировании
станков различных модификаций (деревообрабатывающих станков и фасовочных автоматов),
а также мототранспортных средств.

Программный комплекс АРМ WinMachine успешно применяется для расчета, конструирования
и оптимизации как отдельных элементов станков и мототехнических изделий, так
и их конструкций в целом. Под составными частями станков понимаются детали привода
вращательного и поступательного движения, корпусные детали, станины и составляющие
их элементы. Очевидно, что все без исключения конструкции станков включают также
различные виды передач, валов, осей, подшипников, соединений и пр.

Если рассматривать конструкции мототехнических средств, то все они содержат
металлоконструкции, которые можно смоделировать набором стержневых, пластинчатых
либо твердотельных элементов и их произвольных комбинаций. Все это многообразие
деталей и узлов можно спроектировать в системе APM WinMachine.

Одним из главных факторов, позволяющих сегодня успешно использовать систему,
является то, что и процесс подготовки к расчету, и собственно расчет интуитивно
понятны и соответствуют нашим традиционным представлениям. Для того чтобы работать
с этим пакетом программных продуктов, не нужно переучиваться и менять свои привычки.
Следует отметить, что модули, входящие в состав системы АРМ WinMachine, имеют
удобный интерфейс, что дает возможность быстро подготавливать и редактировать
необходимую для выполнения расчета информацию.

Подробнее нам хотелось бы рассмотреть модуль расчета металлических конструкций
АРМ Structure3D, который мы наиболее часто используем, особенно при проектировании
мототранспортных средств.

Модуль АРМ Structure3D

C помощью модуля АРМ Structure3D можно:

• cоздать любую по сложности модель рамы мотоцикла при жестком и шарнирном соединении
элементов конструкции (в случае необходимости возможен вариант нецентрального
соединения стержневых элементов конструкции);

• закрепить любую точку конструкции при произвольном характере такого соединения;

• нагрузить конструкцию произвольным набором силовых факторов, в том числе произвольной
комбинацией сил и моментов. (Это позволило нам при расчете рамных конструкций
рассматривать различные составляющие нагрузок, возникающие у транспортного средства
при равномерном движении, при ускоренном движении, а также наезде на препятствие);

• задать графически либо численно произвольный по форме переменный режим внешнего
нагружения;

• ввести силовые факторы в виде возможных перемещений произвольных точек.

С помощью АРМ Structure3D конструктор получает:

• карту распределения напряжений по длине и по сечению для произвольной точки
конструкции — как эквивалентных, так и по отдельным компонентам;

• карту перемещений элементов конструкции — результирующую и покомпонентную;

• величины собственных частот и cобственные формы;

• карты изменения напряжений и перемещений в случае вынужденных колебаний конструкции.

Отметим, что решение задач напряженно-деформированного состояния выполняется
методом конечных элементов, а разбивка на конечные элементы производится в автоматическом
режиме с возможностью ручной корректировки.

Понятно, что задача прочностного анализа для мототранспортных средств является
первостепенной, так как от прочности и долговечности этой техники зависит уверенность
водителя, безопасность пассажиров и других участников дорожного движения. Иногда
приходится слышать, что якобы решить подобные задачи можно и традиционным ручным
методом, но как бы вас ни уверяли в обратном, без использования специальных
расчетных программ сделать это невозможно.

С помощью вышеупомянутого модуля нами решены многие конструкторские задачи.
Рассмотрим технологию проектирования в среде APM Structure 3D на примере мини-байка,
показанного на рис. 1.

Расчетная модель рамы мини-байка изображена на рис. 2.
Она представляет собой сварной трубчатый каркас с пластинчатыми усилителями.
Такая модель называется пластинчато-стержневой. Ее довольно легко создать с
помощью редактора модуля APM Structure3D.

В нижней части рулевой колонки и на конце маятника (задней вилки) в месте установки
колес расположена жесткая опора (разрешено перемещение в опоре по ходу движения
мини-байка и вращение вокруг оси колес). Шарнирная опора размещена в зоне оси
маятника (разрешено вращение вокруг оси).

Нагрузка прикладывается в тех местах, где рама испытывает усилия в зоне центра
тяжести от собственного веса мини-байка, а также в зоне размещения водителя
от веса самого водителя. Вес мини-байка составляет 65 кг, грузоподъемность —
105 кг.

На рис. 3 показаны карта эквивалентных напряжений и деформаций
и карта распределения напряжений по сечению, полученные методом конечных элементов.
Кроме эквивалентных напряжений можно выводить аналогичные карты компонентов
перемещений и напряжений, что в некоторых случаях оказывается достаточно удобно
для анализа.

Одной из важных характеристик конструкции являются значения частот, при которых
она впадает в резонанс, и собственные формы, определяющие поведение конструкции
вблизи резонансной частоты. Такая характеристика рамы мини-байка приведена на
рис. 4.

На базе легкового мини-байка (модель 2.605) был спроектирован его грузовой
вариант (модель 2.405; рис. 5). Вес грузового мини-байка
составляет 75 кг, грузоподъемность в зоне водителя — 105 кг, грузоподъемность
багажника — 75 кг.

В качестве следующего примера приведем вариант оболочечной конструкции, которая
является опорой для крепления фары. Ее напряженно-деформированное состояние
показано на рис. 6.

Иными словами, мы внимательно рассмотрели различные варианты конструктивного
исполнения всех деталей и узлов мини-байка, что позволило модернизировать и
модифицировать первоначальный прототип.

Заключение

Понятно, что любой расчет важен не сам по себе, а является инструментом для
комплексного и всестороннего анализа проектируемого оборудования и принятия
на его основе правильных конструкторских решений.

В связи с этим нами были рассмотрены десятки вариантов возможных конструктивных
исполнений. Мы тщательно проанализировали их в плане статической прочности,
выносливости, а также с позиции жесткости и динамических характеристик создаваемых
конструкций. Можно с уверенностью утверждать, что принятые в ходе проектирования
конструкторские решения являются лучшими со всех точек зрения, а выпускаемые
транспортные средства близки к оптимальным по весу и по техническим характеристикам,
включая долговечность и стоимость.

Были проанализированы и оптимизированы не только и не столько пространственно-рамные
металлоконструкции производимых транспортных средств, но и размеры поперечных
сечений профилей, из которых они изготовлены.

Проектируемые нами транспортные средства проходят всестороннюю проверку на полигонах,
и по результатам полигонных испытаний делается вывод относительно пригодности
изделий к эксплуатации. Конечно, такие испытания — очень дорогое удовольствие,
особенно если предприятие не имеет своего полигона, а арендует его на время
проведения подобных тестов. Использование системы APM WinMachine позволяет определить
величины и характер распределения напряжений в любом сечении и сделать вывод
относительно статической и усталостной прочности всех без исключения элементов
конструкции и деталей. Имея такие данные, полигонные испытания можно не проводить
вовсе либо свести их к минимуму.

Естественно, использование такой CAE-системы существенно снижает себестоимость
проектно-конструкторских работ и повышает их качество. Как известно, целью любого
производства является улучшение технических характеристик изделий при минимуме
затрат. В связи с этим подчеркнем, что время, в течение которого окупается система,
зависит от того, насколько интенсивно она применяется. На нашем предприятии
система окупила себя в течение нескольких месяцев.

В заключение отметим и тот факт, что используемое нами программное обеспечение
создано российскими разработчиками. Оно помогает реализовать в производстве
последние достижения ученых в области математики, механики, конечно-элементного
анализа и численных методов. Подобное ПО позволяет нашим специалистам создавать
конструкции, не уступающие изделиям мировых лидеров в этом секторе рынка.

Хорошо, что есть такой продукт, как система APM WinMachine! Мы предполагаем
широко использовать ее и впредь, и не только в части инженерного анализа, но
и при выполнении графических работ.

«САПР
и графика» 11’2003

Источник

Введение

Научно-технический центр «Автоматизированное Проектирование Машин» (НТЦ АПМ) специализируется на создании программного обеспечения для сквозной конструкторско-технологической подготовки производства в области машиностроения и строительства (CAD/CAE/CAM/PDM).

Базовым программным продуктом Центра является система автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства — комплекс APM WinMachine. В его состав включены графические средства для создания плоских чертежей и трехмерных моделей, оформления конструкторской документации, полный комплекс инженерных расчетов, инструменты конечно-элементного анализа, средства создания и оформления технологических процессов, модули документооборота и администрирования, а также различные базы данных (конструкторские, технологические, строительные, библиотеки материалов и т.д.).

Специалисты компании разработали не имеющие мировых аналогов методы расчета неидеальных элементов машин, которые наиболее адекватно моделируют реальные элементы.

НТЦ АПМ производит поставку и установку своих программных продуктов, обучает будущих пользователей в собственном учебном центре и на территории предприятий, адаптирует и дорабатывает поставляемые программы под требования заказчика. Специалисты Центра осуществляют гарантийное и послегарантийное техническое сопровождение поставляемого программного обеспечения в режиме заочных консультаций, а при необходимости и с выездом на предприятие.

Издательство НТЦ АПМ выпускает учебно-методическую литературу (монографии, пособия, мультимедийные приложения), призванную помочь пользователю максимально быстро и эффективно овладеть навыками работы с APM WinMachine.

Более чем двенадцатилетний опыт успешной работы на рынке IT-технологий, сотни пользователей, число которых возрастает год от года, причем не только в России, — все это говорит о стратегически верном пути развития компании и ее программных продуктов.

Потребности рынка и возможности современных систем компьютерного проектирования

Сегодня уже никому не нужно доказывать, что российская промышленность увеличит свою долю на внутреннем и внешнем рынках только в том случае, если предприятия смогут повысить качество выпускаемой продукции. В свою очередь уровень качества (а значит и успех на рынке) напрямую зависит от уровня технических решений, принятых на этапе создания продукции, и от их всестороннего инженерного анализа.

Несколько слов о том, что следует понимать под инженерным анализом. Это достаточно широкое понятие включает весь комплекс необходимых вычислений для получения информации по прочности, жесткости, долговечности и устойчивости конструкций, по расчету частот собственных колебаний и определению динамических характеристик создаваемого оборудования в условиях действия вынуждающих силовых факторов. Кроме того, в инженерной практике приходится решать тепловые задачи, проблемы термоупругости, пластичности, течения жидкости и газа, множество специализированных локальных проблем. Мы же поговорим сегодня об универсальных инженерных задачах и об их месте в производстве машин, механизмов и конструкций широкого назначения, а также о соответствующих программных средствах.

Очевидно, что все перечисленные инженерные задачи решаются для того, чтобы были созданы равнопрочные конструкции, имеющие минимальный вес, минимальные энергетические потребности и, как следствие, — минимальные начальную стоимость и эксплуатационные затраты. Сегодня уже не найти ни одной известной марки, при разработке которой не использовались бы системы инженерного анализа, методы оптимизации и другие инструментальные средства, без которых невозможно создать современное и конкурентоспособное оборудование.

В России процесс освоения инструментов инженерного анализа (CAE) явно затянулся: он и сейчас пребывает в начальной стадии. Причин, объясняющих такое отставание, несколько, но главной, на наш взгляд, является почти полное отсутствие на отечественном рынке профессионального отечественного программного обеспечения подобного направления.

Немногочисленные зарубежные CAE-системы, известные российскому пользователю (а это хорошо зарекомендовавшие себя системы конечно-элементного (КЭ) анализа MSC.Nastran, ANSYS, COSMOS, MSC.Marc, а также системы для описания кинематики и динамики больших перемещений: MSC.Adams и ряд других), не локализованы и довольно дороги, что, несомненно, является существенным препятствием для их продвижения на нашем рынке.

Говоря о высокой стоимости, следует отметить, что для программных продуктов такого уровня она вполне оправданна, поскольку разработка программного обеспечения в области CAE-анализа является довольно затратным мероприятием. Такие системы наукоемки и требуют от разработчика знаний и навыков не только в сфере программирования, но и в области математического моделирования, численных методов, теории упругости, динамики, теплопередачи и т.п.

Несмотря на все трудности, связанные с организацией таких работ, российской компании НТЦ АПМ удалось создать конкурентоспособную систему автоматизированного проектирования APM WinMachine.

Система APM WinMachine — наукоемкий программный продукт, созданный на базе современных инженерных методик проектирования, численных методов механики, математики и моделирования, гармонично сочетающий опыт поколений конструкторов, инженеров-механиков и других специалистов с возможностями компьютерной техники и технологии.

Система APM WinMachine реализована по модульному принципу. Каждый модуль может работать как отдельно, так и в составе определенного комплекса, что позволяет пользователю выбрать оптимальный вариант поставки программного продукта.
Простота работы с APM WinMachine позволяет существенно повысить производительность труда конструкторских отделов и без ущерба для предприятия снизить требования к квалификации сотрудников, работающих с системой.
Адаптация и доработка поставляемых программ под требования заказчика, обучение работе с поставляемым программным обеспечением, а также постоянная техническая поддержка пользователей и предоставление им специализированных материалов по работе с системой позволяют вывести процесс взаимодействия «разработчик — пользователь» на качественно новый уровень.
Возможности интеграции со сторонними программными продуктами (через обменные форматы) позволяют использовать для получения расчетных моделей ранее созданную графическую информацию, что существенно сокращает временные затраты в процессе проектирования.

Возможности инструментального обеспечения позволяют решать обширный круг прикладных задач:

проектировать механическое оборудование и его элементы с использованием инженерных методик, а также автоматически генерировать деталировочные чертежи и 3D-модели стандартных изделий (рис. 1);

Рис. 1. Твердотельная модель шестерни, автоматически сгенерированная в редакторе Solid Edge по результатам проектировочного расчета модуля APM Trans (проектирование механических передач вращения)

выполнять анализ напряженно-деформированного состояния (с использованием метода конечных элементов) трехмерных объектов любой сложности при произвольном закреплении, статическом или динамическом нагружении (рис. 2−3, 5−7);

Рис. 2. Модель несущей конструкции спортивного комплекса в Нижневартовске

Рис. 3. Результаты расчета напряженно-деформированного состояния оболочечной модели участка трубопровода высокого давления

создавать конструкторскую документацию в соответствии с ЕСКД;
использовать при проектировании поставляемые базы данных стандартных изделий и материалов, а также создавать собственные базы под конкретные направления деятельности предприятия.

Если говорить более предметно, то часть модулей рассматриваемого программного продукта предназначена для проектирования деталей машин (механических передач вращения, валов и осей, подшипников качения и скольжения, упругих элементов машин), а также всевозможных видов их соединений (болтовых, заклепочных, сварных, шпоночных, шлицевых и т.д.). Другая часть ориентирована на прочностной (статический и динамический) анализ конструкций. Все расчетные модули имеют необходимые связи с графическими компонентами системы APM WinMachine, а также с базами данных стандартных элементов и материалов.

Далее мы расскажем о применении систем конечно-элементного анализа как наиболее актуальном направлении повышения качества и снижения сроков проектирования изделий. А в качестве примера представим APM Structure3D — модуль системы APM WinMachine, который, как нам кажется, способен существенно изменить ситуацию на российском рынке САПР.

Система КЭ-анализа APM Structure3D успешно продается на рынке САПР, эффективно используется в машиностроении и строительстве. Это стало возможным благодаря русскоязычным интерфейсу и сопровождающей систему документации, сказалось и существенное снижение стоимости по отношению к западным аналогам. Нам удалось снизить стоимость продукта в десять и более раз. По количеству решаемых пакетом задач он несколько уступает зарубежным системам, однако те возможности, которыми обладает APM Structure3D, в большинстве случаев достаточны, а по соотношению «цена/качество» сегодня это наилучшее предложение на рынке. Пакет постоянно совершенствуется — как качественно, так и количественно.

Что может APM Structure3D

APM Structure3D позволяет рассчитать:

величины напряжений и деформаций в любой точке конструкции, с учетом как внешнего нагружения, так и собственного веса каждого из элементов;
запас устойчивости конструкции при ее сжатии и формы потери устойчивости;
собственные формы и значения частот колебаний, а также соответствующие этим формам резонансные частоты;
параметры вынужденных колебаний при произвольном изменении внешних силовых факторов;
температурные поля и термонапряжения.

Задачи решаются как в линейной, так и в нелинейной постановке. Под нелинейной постановкой понимается учет геометрической и физической нелинейности.

В следующей версии системы APM Structure3D, выход которой запланирован на середину мая этого года, вводится в коммерческую эксплуатацию модуль расчета кинематики, динамики и кинетостатики механизмов и упругих тел. По тематике решаемых задач этот программный продукт близок к системе MSC.Adams.

Моделирование объектов исследования

Объекты для КЭ-анализа обычно представляются в виде стержней произвольного поперечного сечения, пластин и оболочек, а также в виде твердотельных моделей и их произвольных комбинаций. Это позволяет рассчитать всё многообразие строительных и машиностроительных конструкций и их элементов. В качестве примера стержневой модели приведем строительную конструкцию, изображенную на рис. 2. Оболочечная модель и ее напряженно-деформированное состояние (НДС) при известном нагружении представлены на рис. 3.

Твердотельную модель можно подготовить как в модуле APM Structure3D, используя его встроенные функции, так и с помощью разработанного в НТЦ АПМ редактора трехмерного моделирования APM Studio. Кроме того, посредством формата обмена STEP возможен импорт трехмерных моделей, созданных сторонними средствами. Рис. 4 иллюстрирует использование технологии, при которой модель готовится в APM Studio.

Рис. 4. Передача с использованием формата STEP трехмерной модели из AdemCAD в модуль пространственного проектирования APM Studio

Методы расчета

Весь комплекс необходимых инженерных вычислений в APM Structure3D осуществляется с использованием метода конечных элементов (МКЭ). При необходимости применяются и другие методы строительной механики, адекватные перечисленным выше задачам. Число конечных элементов для разбиения сечений стержней (и, следовательно, длительность времени расчета) устанавливается пользователем. По умолчанию в APM Structure3D заданы настройки, характерные для большинства расчетных случаев, однако общее количество конечных элементов ограничено только возможностями имеющейся в вашем распоряжении компьютерной техники.

Для создания твердотельных и оболочечных элементов в модуле APM Studio предусмотрен специализированный генератор автоматического разбиения на конечные элементы, с помощью этого же инструмента можно задать условия закрепления и нагружения. Стержни также разбиваются на конечные элементы в автоматическом режиме с использованием встроенного генератора разбиения. В зависимости от топологии модели создаваемая КЭ-сетка может быть равномерной либо адаптивной, когда размер конечного элемента определяется геометрией детали. В местах большой кривизны размерность конечного элемента автоматически уменьшается. Пример адаптивного КЭ-разбиения модели на конечные элементы показан на рис. 5.

Рис. 5. Результат работы автоматического генератора КЭ-сетки в режиме адаптивного разбиения

После построения КЭ-сетки необходимо решить систему уравнений, которые формируются в результате КЭ-анализа. Методы решения могут быть различными. В текущей версии системы реализованы два из них, однако это еще не предел. Критерием применимости того или иного метода может быть только корректность полученных с его помощью результатов расчета. Возникает резонный вопрос: насколько корректны полученные в APM Structure3D результаты вычислений? На этапе создания программного продукта, проверяя правильность осуществления многочисленных расчетных процедур, разработчики постоянно выполняли параллельные вычисления — как аналитические, так и численные, причем последние проводились в таких известных CAE-пакетах, как MSC.Nastran и ANSYS. Сейчас мы готовы утверждать, что результаты расчета в APM Structure3D полностью согласуются с результатами, которые дают известные зарубежные аналоги.

Специализированный интерфейс

Для эффективной реализации расчетных и графических процедур в модуле APM Structure3D имеется современный интерфейс специализированного назначения. Следует заметить, что от организации работы интерфейса зависит время, необходимое пользователю на подготовку модели, поэтому при разработке наших программных продуктов мы уделяли самое пристальное внимание именно вопросам интерфейсного характера. Если верить отзывам большинства из наших многочисленных пользователей, интерфейс препроцессора получился достаточно удобным и понятным.

Специализированный интерфейс включает:

графический редактор задания конструкций как комбинаций из стержней, пластин и твердотельных элементов;
визуализатор пространственного представления модели;
редактор задания плоских сечений стержневых элементов;
редактор задания нагрузок, условий закрепления и механических характеристик составляющих конструкцию элементов;
визуализатор результатов расчета.

К элементам конструкции могут быть приложены следующие виды силовых факторов:

сосредоточенные сила и момент;
распределенные нагрузки по длине стержня;
нагрузки, вызванные смещением опор;
нормальная распределенная сила, действующая на пластину;
ветровые и снеговые нагрузки, действующие на пластины, а также сейсмические нагрузки (в соответствии со СНиП);
температурное воздействие на любые элементы конструкции.

Реализована возможность работы с различными загружениями конструкции и их комбинациями, что очень важно при проектировании строительных конструкций. Отметим в этой связи, что модуль APM Structure3D имеет сертификат Госстроя России на соответствие СНиП и рекомендован к широкому применению при производстве строительных работ.

В APM Structure3D имеется библиотека стандартных профилей и базы данных по материалам и их характеристикам. Специализированный редактор сечений обеспечивает возможность задавать произвольные нестандартные сечения (включая и многосвязные), а также редактировать существующие.

Интерфейсная часть, предназначенная для демонстрации результатов расчета, проста и удобна, а главное сильно облегчает анализ полученных результатов и способствует принятию правильных решений (рис. 6, 7).

Интерфейс постпроцессора включает следующие визуализаторы:

напряженно-деформированного состояния модели;
распределения напряжений в любом текущем сечении любого стержневого элемента;
силовых факторов и деформаций (линейных и угловых) в узловых точках;
графиков функций, описывающих законы моментов изгиба и кручения, напряжений и деформаций, поперечных сил и т.п. по длине любого из стержней, входящих в состав конструкции;
распределения тепловых полей.

Подчеркнем, что по выбору пользователя результат расчета напряжений можно получать в форме эквивалентного напряжения или в виде его осевых компонентов. То же касается и деформаций: как результат расчета пользователь может вывести результирующие деформации либо их составляющие по различным осям координат.

Рис. 6. Расчет собственных частот модели вагона электропоезда Демиховского машиностроительного завода

Рис. 7. Результат расчета устойчивости модели козлового крана, спроектированного в ООО «Научно-производственная фирма по проектированию и реконструкции кранов» (г. Узловая Тульской обл.)

Широкий спектр возможностей, предоставляемых модулем APM Structure3D, позволяет существенно улучшить качество проектирования механического оборудования и конструкций, сократить сроки их проектирования, а также значительно снизить вес создаваемого оборудования и уменьшить его стоимость. С использованием APM Structure3D можно проектировать конструкции, близкие к равнопрочным по критериям прочности, жесткости и вибрационной активности и, следовательно, всегда наилучшим образом отвечающие требованиям заказчика.

Источник

Российская фирма научно — технический центр апм (“автоматизированное проектирование машин”)

Apm WinMachine

Российская фирма научно — технический центр апм (“автоматизированное проектирование машин”)

Современный взгляд на проблему проектирования с использованием программного обеспечения НТЦ АПМ

Модуль АРМ Structure3D

Заключение

Введение

Потребности рынка и возможности современных систем компьютерного проектирования

Что может APM Structure3D

Моделирование объектов исследования

Методы расчета

Специализированный интерфейс

Современный взгляд на проблему проектирования с использованием
программного обеспечения НТЦ АПМ