САПР: от разрозненных аббревиатур к PLMНа мировом рынке САПР последние годы наблюдается оживление. Оно вызвано усилением роли интеграции систем CAD/CAM/CAE и PDM, переходом к концепции PLM и, отчасти, продолжением перехода пользователей на пакеты трехмерного моделирования. Сам сегмент CAD/CAM считается давно насыщенным — пакеты разных поставщиков близки по функциональности. Темпы роста этого сегмента рынка минимальны. По этой причине происходит переключение основного внимания производителей CAD/CAM/CAE/PDM на PLM-решения. cтраницы: 1 | 2 | следующая Собственно, CAD (Computer Aided Design — система автоматизированного проектирования) обеспечивает моделирование и визуализацию изделий или их деталей в двух и/или трех измерениях. CAM (Computer Aided Manufacturing — системы технологической подготовки производства) осуществляют программирование станков с числовым программным управлением в соответствии с созданной моделью. Подобное деление сложилось естественным путем, в процессе создания соответствующих систем разными производителями. По мере их развития, унификации и интеграции чаще стала употребляться упомянутая выше составная аббревиатура. Помимо этого, все большее распространение на рынке получает подход PLM (Product Lifecycle Management). Согласно определению CIMdata, это “стратегический деловой подход, заключающийся в последовательном применении набора бизнес-решений, обеспечивающих совместное создание, управление, распространение и использование информации, определяющей характеристики продукта”. Подход PLM обеспечивает максимальную интеграцию процессов проектирования, производства, модернизации и сопровождения технически сложных продуктов и имеет много общего с концепцией ERP. Исследовательская компания Daratech понимает под PLM сочетание CAD, CAM/CAE, PDM и DMPM (Digital Manufacturing Process Management — Цифровое/числовое управление производственным процессом). Как правило, эту аббревиатуру используют поставщики PDM-систем, интегрированных с системами CAD/CAM/CAE, а также поставщики ERP-систем, предлагающие отраслевые пакеты решений. Кроме указанного деления на функциональные составляющие, существует три основных классификационных подгруппы САПР: машиностроительные САПР (MCAD — Mechanical Computer-Aided Design), САПР печатных плат (ECAD — Electronic CAD / EDA — Electronic Design Automation) и архитектурно-строительные САПР (CAD/AEC — Architectural, Engineering, and Construction). Наиболее развитым среди них считается рынок MCAD, по сравнению с которым секторы ECAD и CAD/AEC довольно статичны и развиваются слабо. Лидеры машиностроительных САПР (MCAD) В число лидеров рынка MCAD входят Autodesk, UGS PLM, Dassault Systemes и PTC. В 2004 г. доходы Autodesk, по данным “CAD/CAM/CAE Observer”, составили 1233,8 млн. долл., Dassault Systemes — 993,4 млн. долл., UGS — 978 млн. долл., PTC — 672,4 млн. долл. Согласно отчету Wohlers Associates, лидирующим по количеству установленных рабочих мест продуктом 2004 года стал Autodesk Inventor, следом за которым идут CATIA, UGS NX, SolidWorks, Pro/ENGINEER и Solid Edge. Сопоставление доходов ведущих поставщиков MCAD систем, 2004 (млн. долл.) Источник: CAD/CAM/CAE Observer, 2004 За второй квартал 2005 года, по данным MCADCafe.com, представители “большой семерки” производителей MCAD/PLM (ANSYS, Autodesk, Dassault, ESI Group, Moldflow, PTC, UGS PLM) получили совокупный доход в размере 1.185 млн. долл., что на 22% превышает показатели прошлого года (но при этом только на 5% — показатели предыдущего квартала). Рост продаж Autodesk по сравнению со вторым кварталом 2004 г. составил 33%, UGS — 27%. Доходы Dassault, Moldflow и ANSYS выросли на 20%, а у PTC и ESI Group этот показатель не превысил 10%. Абсолютная сумма доходов Autodesk составила 373 млн. долл. (32% от общей суммы), UGS PLM — 285 млн. долл. (24%), Dassault — 274 млн. долл. (23%), PTC — 180 млн. долл. (15%), ANSYS — 38 млн. долл. (3%), Moldflow — 18,3 млн. долл. (2%), ESI Group — 17 млн. долл. (1%). Таким образом, на четверых лидеров приходится 94% доходов “большой семерки”. Доля компаний на мировом рынке продаж MCAD систем, 2005 Источник: MCADCafe.com, 2005 По оценкам CIMdata, системы уровня High-End MCAD поставляют на этом рынке только три крупных производителя: IBM/Dassault, UGS и PTC. Из решений IBM/Dassault к таковым относится только CATIA, из продуктов UGS — I-deas и Unigraphics (не рассматриваются: Solid Edge, E-factory и Teamcenter), у PTC — Pro/ENGINEER и частично CADDS (не включая Windchill). cтраницы: 1 | 2 | следующая |
Концепция создания иерархической интегрированной САПР предприятия в едином информационном пространстве корпорации
Михаил Егоров
Введение
Создание интегрированной САПР предприятия (ИСАПР)
Создание иерархического ИСАПР предприятия в едином информационном пространстве корпорации (группы предприятий)
В статье рассмотрена концепция создания иерархической интегрированной САПР CAD/CAM/CAE/PDM предприятия на базе программных продуктов T-FLEX в едином информационном пространстве корпорации (группы предприятий) с элементами CALS-технологии на геометрическом твердотельном ядре Parasolid.
Введение
Опыт эксплуатации средств вычислительной техники и программно-аппаратных средств
автоматизации проектирования и изготовления изделий показал, что рано или поздно
каждое предприятие приобретает отдельные программы, подсистемы и системы, позволяющие
автоматизировать научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы, изготовление
и контроль изделий в производстве.
Предназначенные для решения одной или нескольких
конкретных задач программные продукты до определенного времени позволяют улучшать
условия труда и автоматизировать отдельные операции проектирования, изготовления
и контроля. Обычно результат работы одной программы (системы) нельзя в чистом
виде использовать в качестве входных данных для другой программы или системы,
поэтому особое внимание при создании САПР предприятия уделяется интеграции программ
и систем, включаемых в ее состав.
За последние годы передовые фирмы западных стран разработали и успешно применяют
в различных отраслях промышленности новые компьютерные технологии электронного
сопровождения разработки, производства и эксплуатации сложной наукоемкой продукции
— так называемые технологии CALS (Continues Acquisition and Life cycle Support).
CALS-технологии позволяют решать задачи электронного информационного взаимодействия
сотен фирм, занятых производством сложной наукоемкой продукции, какие бы программные
и технические средства там ни применялись.
Решения, основанные на базе стандарта
ISO серии 10303 (STEP), предполагают применение «нейтрального» формата данных
независимо от типа используемых CAD/CAM/CAE/PDM-систем, где:
- Computer Aided Manufacturing (CAM) — программы для подготовки производства;
- Computer Aided Engineering (CAE) — модули для решения прикладных задач;
- Product Data Management (PDM) — системы управления проектами.
В настоящее время большинство отечественных разработок в области безбумажных
(электронных) технологий не только не соответствуют требованиям CALS-стандартов,
но зачастую не могут быть состыкованы между предприятиями, а нередко и внутри
предприятий из-за несовместимости электронных технологий, применяемых при конструировании,
материально-техническом снабжении, организации и управлении производством и
т.
д. Подобная ситуация характерна также в случае кооперации российских предприятий
с западными фирмами.
Наибольшее развитие и распространение на современных предприятиях получили CAD/CAM/CAE/PDM-системы, созданные на геометрическом твердотельном ядре Parasolid, основным звеном которых являются такие известные программные продукты фирмы EDS (Unigraphics Solutions), как Unigraphics, Solid Edge, iMAN (PDM). Один из перспективных проектов по созданию корпоративной интегрированной системы CAD/CAM/CAE/PDM на базе CALS-технологий с использованием программных продуктов фирмы EDS (Unigraphics Solutions) может быть представлен в виде трехуровневой системы:
- первый (высший) уровень — подсистема Unigraphics;
- второй (средний) уровень — подсистема SolidEdge;
- третий уровень (управление) — подсистема PDM (iMAN).
Подсистема первого (высшего) уровня — Unigraphics охватывает все стадии проектирования
(CAD), инженерного анализа (CAE), подготовки производства и изготовления (CAM)
изделий.
Первый уровень обеспечивает проектирование конструкций любой сложности с единой цифровой моделью изделия, используемой на всех этапах проектирования, включая функции детального твердотельного моделирования, исследования сборок и отдельных деталей с возможностью их анализа на воздействие температуры и вибрации, а также прочностные и другие виды расчетов. Принцип ассоциативности позволяет одновременно вести проектные работы несколькими разработчиками на любой стадии проектирования без потери информации между модулями подсистемы Unigraphics и принимать взаимоисключающие решения различными разработчиками.
В состав CAD-подсистемы первого уровня входят следующие модули:
- моделирование твердого тела;
- моделирование сложных поверхностей;
- моделирование сложных сборок;
- черчение;
- типовые элементы и формы;
- трансляторы.
Состав модулей первого уровня может дополняться, в том числе модулями CAE (расчетные
программы), а также CAM Unigraphics/Shop, «ТехноПро» и другими, предназначенными
для разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, создания маршрутных
карт и техпроцессов, визуализации процессов обработки.
Подсистема второго (среднего) уровня — Solid Edge так же, как и подсистема первого уровня, предназначена для ведения проектных работ с конструкциями высокой сложности, но уступает по своим возможностям подсистеме Unigraphics. Подсистема Solid Edge рассматривается как средство для расширения количества рабочих мест CAD. Она обладает высокими пользовательскими характеристиками, и стоимость ее гораздо ниже, чем подсистемы Unigraphics. С учетом того, что 80-90% конструкторских работ не связаны с созданием сложных объемов и поверхностей, подсистема Solid Edge в основном решает задачу автоматизации проектирования применительно к тематике корпорации.
Подсистема третьего уровня (управление) — подсистема PDM (iMAN) обеспечивает управление всеми данными проекта и контроль над всеми процессами, используемыми в разработке, изготовлении, послепродажном обслуживании и утилизации изделий. При больших объемах данных, наработанных в процессе выполнения проекта, возникает ряд основных проблем:
- безопасность хранения данных;
- аудит;
- процедурный контроль;
- захват данных;
- структуризация продукта;
- качество данных;
- достоверность данных;
- видимость данных.
Интегрирующим элементом, посредством которого осуществляется взаимодействие всех составляющих, участвующих в обеспечении жизненного цикла изделия, является CALS-технология (подсистема STEP). На этапе проектирования и эксплуатации изделия в соответствии с требованиями стандартов CALS информационная поддержка должна осуществляться путем создания и использования интерактивных технических руководств, являющихся комплексом баз данных, предоставляемым заказчику в электронной форме на мобильном носителе информации либо через Internet.
Однако в настоящее время актуальной проблемой является создание русскоязычной
надежной, недорогой, удобной в эксплуатации и развитии CAD/CAM/CAE/PDM-системы,
позволяющей производить обмен электронной информацией в едином информационном
пространстве внутри предприятия и между предприятиями корпорации. В связи с
этим машиностроительные предприятия России ориентируются на отечественные программные
продукты.
Анализу российского рынка программных средств, интегрированных в единую
систему CAD/CAM/CAE/PDM на базе CALS-технологий, и посвящена настоящая статья.
Создание интегрированной САПР предприятия (ИСАПР)
Анализ российского рынка программных продуктов CAD/CAM/CAE/PDM-систем был выполнен с целью решения следующих проблем:
- создание САПР предприятия по проектированию и изготовлению электромеханических изделий средней сложности и блоков электроники;
- обеспечение максимальной загрузки парка станков с ЧПУ для изготовления спроектированных механических деталей, узлов и изделий;
- обеспечение максимальной автоматизации конструкторско-технологических работ и подготовки производства;
- создание электронного архива предприятия и системы управления проектами и производством;
- создание ИСАПР предприятия с возможностью обмена проектами, электронными
архивами, конструкторско-технологической и иной документацией на уровне файлов
между САПР группы предприятий (корпорации), созданных на базе геометрического
твердотельного ядра Parasolid.
Исходя из вышеперечисленных пяти критериев рассматривались такие общеизвестные CAD/CAM/PDM-системы, как Unigraphics, Solid Edge, ADEM, T-FLEX, AutoCAD и КОМПАС. Сравнительный анализ был проведен по 16 критериям.
В результате анализа вышеуказанных систем в части обеспечения необходимой сложности
разрабатываемых изделий, сравнения цен на программные продукты и заложенных
в них возможностей интеграции было сделано заключение, что из вышеперечисленного
набора программных продуктов средней сложности для нашего предприятия по 15
из 16 критериев подходит семейство интегрированных программных продуктов T-FLEX
фирмы AO «Топ Системы». По единственному не удовлетворяющему требованиям ТЗ
критерию «Редактирование и векторизация сканированного чертежа» положительное
решение найдено только фирмой Consistent Software. Программный продукт Spotlight
Pro фирмы Consistent Software «Система гибридного редактирования и векторизации
сканированных чертежей» может быть интегрирован в систему T-FLEX на уровне обмена
DXF-файлами.
В июле 2000 года фирма EDS (Unigraphics Solutions) начала поставку новой версии одного из ключевых продуктов — геометрического ядра трехмерного параметрического моделирования Parasolid V-12.
В сентябре того же года российская фирма AO «Топ Системы» успешно перевела программные продукты системы T-FLEX с ядра ACIS на ядро Parasolid V-12 и начала их продажу, чем обеспечила надежную интеграцию и совместимость с программными продуктами фирмы EDS (Unigraphics Solutions).
Фирма AO «Топ Системы» является единственной на сегодняшний день российской
компанией, имеющей лицензию на использование геометрического ядра трехмерного
параметрического моделирования Parasolid V-12 в своих программных продуктах.
Важно отметить, что при высоком уровне функциональности для профессионального
проектирования T-FLEX CAD 3D v.7.0 стоимость системы существенно ниже зарубежных
аналогичных программных продуктов (в 2-5 раз).
На базе программных продуктов фирмы AO «Топ Системы» нами начато создание ИСАПР предприятия. В настоящее время (после бесплатной опытной эксплуатации) предприятие приобрело и успешно внедрило в процесс проектирования механических деталей, узлов и изделий следующие программные продукты:
- T-FLEX CAD 2D v.7.0 — 4 рабочих места;
- T-FLEX CAD 3D v.7.0 — 2 рабочих места;
- T-FLEX ЧПУ 2D v.7.0 — 3 рабочих места;
- T-FLEX ЧПУ 3D v.7.0 — 1 рабочее место.
Кроме того, в опытной эксплуатации в настоящее время находятся предоставленные фирмой «Топ Системы» следующие программные продукты:
- T-FLEX CAD 3D v.7.0 — 5 рабочих мест;
- T-FLEX ЧПУ 2D/3D v.7.0 — 1 рабочее место;
- T-FLEX/ТехноПро — 1 рабочее место;
- T-FLEX NC Tracer 3D — 1 рабочее место;
- T-FLEX DOCs — сетевая версия.
После завершения опытной эксплуатации эти продукты будут закуплены с обновлением.
Создание иерархического ИСАПР предприятия в едином информационном пространстве корпорации (группы предприятий)
С учетом ориентации нашего предприятия на программные продукты T-FLEX фирмы AO «Топ Системы» и внедрения CALS-технологий в рамках создания единого информационного пространства корпорации с использованием программных продуктов фирмы EDS (Unigraphics Solutions), при участии автора этой статьи разработана структурная схема взаимодействия предприятий корпорации, которая показана на рисунке.
В основу создания единого информационного пространства корпорации заложены принципы CALS-технологии, в состав которой входят системы автоматизированного проектирования, управления и автоматизации изготовления продукции — CAD/CAM/CAE/PDM.
Вышеперечисленные системы интегрируются в единую систему, обеспечивающую сквозное
проектирование, автоматизированное изготовление продукции и управление предприятиями
корпорации и их подразделениями.
Создание единого информационного пространства в корпорации преследует следующие цели:
- унификация процессов проектирования, технологической подготовки производства и технологических процессов изготовления продукции на программно-управляемом оборудовании;
- стандартизация документооборота между предприятиями корпорации;
- создание единой системы управления проектами, охватывающей все задействованные подразделения и службы;
- достижение наивысшего качества конечного продукта в рамках обеспечения требований ISO 9000.
Интегрированная корпоративная система CAD/CAM/CAE/PDM строится по трехуровневому иерархическому принципу с единым ядром твердотельного моделирования Parasolid, обеспечивающим взаимодействие программ как внутри системы, так и с другими системами по стандартам STEP, IGES, DXF и через прямые трансляторы (см. рис. 1).
Интегрированная САПР предприятия включает в себя два уровня:
- второй (средний) уровень — подсистема T-FLEX CAD 3D;
- третий уровень (управление) — подсистема T-FLEX DOCs.
Подсистема второго (среднего) уровня — T-FLEX, так же как и подсистема первого уровня, предназначена для ведения проектных работ с конструкциями высокой сложности, но уступает по своим возможностям подсистеме Unigraphics. Подсистема T-FLEX рассматривается как средство для расширения количества рабочих мест CAD и обладает высокими пользовательскими характеристиками и гораздо более низкой стоимостью, чем подсистема Unigraphics и корпоративная подсистема второго уровня — Solid Edge. С учетом того, что 80-90% конструкторских работ не связаны с созданием сложных объемов и поверхностей, подсистема T-FLEX в основном решает задачу автоматизации проектирования применительно к тематике корпорации.
Подсистема третьего уровня (управление) — T-FLEX DOCs обеспечивает управление
всеми данными проекта и контроль над всеми процедурами, используемыми в разработке,
изготовлении, послепродажном обслуживании и утилизации изделия, а также гарантирует
надежный обмен информацией и данными с корпоративной подсистемой PDM.
Интегрирующим элементом, посредством которого осуществляется взаимодействие всех составляющих, участвующих в обеспечении жизненного цикла изделия, является CALS-технология (подсистема STEP).
***
Представленная концепция создания иерархической ИСАПР предприятия в едином информационном пространстве корпорации (группы предприятий), которая удовлетворяет требованиям обеспечения жизненного цикла предприятия и корпорации, может быть использована в качестве проекта по созданию единой информационной системы конструкторско-технологической подготовки производства на машиностроительных предприятиях.
Автор благодарит доктора технических наук, профессора МАИ А.В.Назарова и кандидата технических наук докторанта НГТУ Н.П.Ямпурина за их замечания, способствовавшие улучшению содержания данной статьи.
«САПР и графика» 11’2001
- концепция создани иерархическ интегрированн САПР cad cam cae pdm предприяти базе база программны продукт t-flex единое информационн пространств корпораци группа предприятий элемент cals continues acquisition and life cycle support технологи на геометрическ твердотельно ядро parasolid unigraphics sol
Что такое CAD-CAM? – BobCAD-CAM
Опубликовано 20 декабря 2018 г.
, 8:50 Опубликовано Al DePoalo BobCAD-CAM
“>
Технология CAD-CAM является кульминацией многолетнего вклада многих во имя автоматизации производства. Это видение новаторов и изобретателей, математиков и машинистов, стремящихся формировать будущее и управлять производством с помощью технологий. Термин « CAD-CAM ”обычно используется для описания программного обеспечения, которое используется для проектирования и обработки или производства на станке с ЧПУ. CAD — это аббревиатура от Computer Aided Design , а CAM — это аббревиатура от Computer Aided Manufacturing . Программное обеспечение САПР используется для создания вещей путем проектирования и рисования с использованием геометрических фигур для построения модели. Однако не все изготовленные детали должны проектироваться в виде твердотельной 3D-модели.
Формы деталей в САПР можно рисовать с использованием каркасной геометрии, такой как точки, линии и окружности, часто для создания 2D-форм деталей для обработки. Как правило, программное обеспечение для проектирования САПР позволяет создавать поверхности; 3D-контуры, которые определяют форму и затем могут быть использованы в CAM для станков с ЧПУ. Современное программное обеспечение САПР позволяет создавать детали, которые используются в 2-, 3-, 4- и 5-осевой обработке с ЧПУ. Таким образом, программное обеспечение CAD является необходимой частью производственного процесса, поскольку разработанные детали передаются в CAM для программирования машинной части производственного процесса.
CAM: Опять же, термин «CAM» обычно используется в промышленности для определения автоматизированного производства или процесса обработки. Это происходит после того, как проект CAD был завершен, и CAM необходим для фактической обработки детали CAD в пригодный для использования машинный язык, который может использоваться фрезерным станком или токарным станком для обработки.
Этот язык часто называют «G-Code». Прежде чем модель CAD можно будет преобразовать в этот машинный язык, программное обеспечение CAM должно быть запрограммировано для расчета траекторий резки, по которым используемые инструменты удалят лишний материал и произведут деталь. Чаще всего встречается в фрезерных станках с ЧПУ, токарных станках с ЧПУ и фрезерных станках с ЧПУ. Но также встречается в процессе программирования деталей для водоструйных, плазменных, лазерных и выжигательных станков с ЧПУ.
Программное обеспечение CAM должно определить, где эти инструменты должны будут резать и с какой подачей и скоростью резания. Программное обеспечение CAM позволяет оператору вводить данные инструмента или выбирать инструменты из библиотеки в программном обеспечении, управлять материалами и выбирать их, а также создавать оптимизированную «траекторию инструмента» для обработки указанной модели детали CAD. Темы, связанные с траекторией CAD-CAM, обширны, поскольку существует множество стилей траектории, которые используются в различных условиях обработки.
Однако, как правило, у вас есть сверление отверстий, 2D-траектории и 3D-траектории, которые доступны для использования программистами. Эти траектории включают профилирование, обработку карманов, торцевание, гравировку, 3D-контурирование и другие.
Существует множество различных типов станков с ЧПУ, которые используются в производстве. Основные бренды машин включают Haas, Hurco, Fadal, Bridgeport, Mori Seiki, Fanuc и многие другие. Ручные станки также можно модернизировать и превратить в станки с ЧПУ, добавив двигатели, контроллеры ЧПУ и другие важные элементы. Программное обеспечение CAM преобразует траекторию станка и всю другую информацию через так называемый «постпроцессор», чтобы создать точный стиль кода ЧПУ, который будет понимать конкретный станок. Эти постпроцессоры часто настраиваются оператором или специалистом по CAD-CAM. В любом случае они являются необходимой частью процесса программирования станка с ЧПУ.
Программное обеспечение BobCAD-CAM представляет собой комплексный продукт CAD-CAM, который используется для импорта и рисования 2D- и 3D-деталей, а также для создания станочных программ Toolpath и G-Code для 2-, 3-, 4- и 5-осевой обработки с ЧПУ.
Модули также доступны для 2-осевого токарного станка с ЧПУ, а также для 2- и 4-осевого электроэрозионного электроэрозионного станка. Программное обеспечение для фрезерных станков также совместимо с программированием станков с ЧПУ, гидроабразивных, лазерных, плазменных и выжигательных станков, поскольку постпроцессоры полностью настраиваются для других станков посредством проводки.
Сводка
Теги: BobCAD-CAM, CAD CAM, CAD-CAM, программирование CAD-CAM, Программное обеспечение CAD-CAM, CAD/CAM, Программное обеспечение CAM, кулачковая система, производственная обработка
Программа поддержки клиентов BobCAD-CAM
Пользуюсь BobCAD уже 5 лет, лучшая программа из когда-либо придуманных! – Рик Пербек, музыкальный медик» См. Что нового в BobCAD-CAM версии 35
В чем разница между CAD и CAE?
В этой статье основное внимание уделяется объяснению различий между CAD и CAE.
Но давайте сначала объясним, что такое САПР.
САПР и CAE
Что такое САПР?Не так давно, до появления САПР, инженеры выполняли свои чертежи и расчеты вручную. Сегодня это сочли бы борьбой. Инженеры нарисовали на своем листе бумаги только три разных вида, и им пришлось упростить свой продукт, чтобы рассчитать его поведение при приложении внешних сил. С появлением программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР) инженеры внезапно получили возможность создавать точные 3D-модели. Благодаря дальнейшим технологическим достижениям эти 3D-модели теперь можно анализировать с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAE).
Различие между CAD и CAE: CAD-дизайн механизма с защелкой (слева) и результаты постобработки моделирования (справа) (Источник: SimScale)CAD и инструменты CAE
От ручных расчетов к автоматическим Чтобы стать квалифицированным инженером-механиком, первое, чему учатся студенты, — это решать механические задачи.
В этом примере нашей механической проблемой является необходимость выяснить, как ветер влияет на Олимпийскую башню в Мюнхене.Первое, что мы делаем, это упрощаем модель. Детали и особенности башни (включая ресторан и антенну), которые могут не понадобиться для грубого механического расчета, будут исключены.
Сначала мы делаем грубый рисунок башни, в нашем случае это простая линия на бумаге. Мы оцениваем ветер как постоянную силу на вершине башни с целью расчета , чтобы получить импульс в нижней части башни. Уравнение будет просто произведением силы ветра на высоту башни.
Эта модель предельно упрощена. Все, включая человека, ответственного за успех проекта, знают, что на самом деле все гораздо сложнее, и им хотелось бы более сложного расчета проблемы.
Контраргументы в пользу простой аппроксимации, которую мы сделали:
- Олимпийская башня – это не двухмерная линия, нарисованная на бумаге, а сложная трехмерная геометрия.
- Ветер — это не одна постоянная сила, а динамическая сила, вызывающая турбулентность и другие эффекты.
Чтобы рассчитать это, мы используем возможности автоматизированного проектирования (CAE).
Генеральный директор SimScale Дэвид Хейни тестирует возможности облачного моделирования для решения инженерной задачи. Заполните форму и посмотрите бесплатную запись вебинара, чтобы узнать больше!
CAD и CAE
Разница между CAD и CAECAD — это сокращение от автоматизированного проектирования, которое означает использование компьютера для визуализации идеи продукта. CAE — это аббревиатура для автоматизированного проектирования, которая представляет собой анализ разработанной визуализации. Короче говоря, разницу между CAD и CAE можно выразить так: CAD предназначен для проектирования продукта, а CAE — для его тестирования и моделирования.
CAD-модель Олимпийской башни в Мюнхене загружена в SimScale Преимущества использования компьютеров в дизайне по сравнению с методами старой школы совершенно очевидны.
Основные преимущества программного обеспечения 3D CAD по сравнению с 2D-черчением включают, помимо прочего, следующее:
- Можно создать 3D-версию объекта. Инженеры и производственные рабочие могут легче понять форму и свойства разработанной геометрии. Кроме того, некоторые геометрические формы могут быть чрезвычайно сложными и трудными, если вообще невозможными для правильного понимания, не видя их в трех измерениях.
- Изменения в геометрию вносятся очень легко, поскольку программа пересчитывает продукт после каждого изменения. Кроме того, программа САПР идентифицирует и предупреждает вас о любых ошибках в вашей геометрии, которые могут, например, вызвать столкновение движущихся частей.
- Вероятно, самым важным преимуществом является то, что модель САПР может быть преобразована в сетку, а затем смоделирована для целей анализа и тестирования.
Инструменты CAE также имеют массу преимуществ, таких как:
- Отсутствие необходимости в большом количестве прототипов и снижение общих затрат на разработку проекта.
- CAE снижает вероятность ошибок при проектировании.
- Пользователи избегают чрезмерного проектирования, поскольку они могут сразу увидеть, влияют ли изменения в дизайне продукта на производительность, что позволяет им на раннем этапе процесса решить, стоит ли продолжать разработку или им следует отказаться от версии дизайна после первой симуляции.
- Можно изучить влияние изменения нескольких параметров на продукт.
Все эти преимущества могут помочь сократить затраты и время вывода продукта на рынок.
Создание сетки
Разница между CAD и CAE: процесс создания сетки Сетка Олимпийской башни в Мюнхене, созданная с помощью SimScale. Итак, вернемся к ключевому моменту: в чем разница между CAD и CAE? На первый взгляд модели, используемые программным обеспечением CAD и CAE, выглядят почти одинаково. Однако при ближайшем рассмотрении обнаруживается, что они принципиально разные. Они оба имеют форму произведения, однако с математической точки зрения у них мало общего.
Существуют различные способы объединения геометрических элементов для формирования трехмерной геометрии. Скорее всего, модели САПР разрабатываются как совокупность объемов или тел с такими параметрами, как плотность фактического материала. Модель, широко используемая для моделирования САПР, представляет собой параметрическую модель с историей построения. Преимущество этого заключается в возможности ретроспективно изменять характеристики, что позволяет создавать трехмерные объекты как комбинацию геометрических форм с параметрами.
В среде CAE модель CAD преобразуется в сетку во время предварительной обработки. Сетка состоит либо из кубов, прямоугольных параллелепипедов или тетраэдров, поэтому обычно полигональные сетки. Таким образом, можно сравнивать модель CAD с векторной графикой, тогда как модель CAE можно описать как пиксельную модель.
Сравнение CAD и CAE
Расчет и постобработка Это ясно показывает, что нельзя просто преобразовать модель CAD в модель CAE.
Моделирование сфер, например, будет проблемой, с которой вы столкнетесь. Это невозможно сделать с объемами, имеющими углы, но если отдельные объемы сетки достаточно малы, это может быть хорошим приближением.
После завершения предварительной обработки начинается расчет. Это зависит от задачи, которую необходимо решить, и типа моделирования, например, анализа методом конечных элементов, вычислительной гидродинамики или теплового анализа.
В предыдущем примере после проектирования башни с помощью САПР для расчета сил ветра, воздействующих на Олимпийскую башню, будет использоваться анализ методом конечных элементов.
После этого шага необходимо выполнить постобработку, чтобы визуализировать результаты анализа. Визуализация Олимпийской башни выглядит следующим образом:
Результаты конечно-элементного анализа Олимпийской башни, выполненного с помощью SimScale Инженер захочет упростить CAD-модель, потому что невозможно обработать идеальную модель из-за отсутствия вычислительная мощность.
Напротив, инженер, использующий модель CAD, хочет создать идеальное изображение модели, которую он имеет в виду. Приближения, которые делаются, очень точны. Только подумайте о том, что бетонная колонна Олимпийской башни тоже не идеально круглая, а имеет небольшие ребра в местах укладки бетонной обшивки. Как только это будет завершено, следующими шагами будут создание сетки и настройка симуляции. Вы можете взглянуть на этот проект и увидеть результаты гармонического и статического анализа, которые были выполнены для определения смещения и напряжений фон Мизеса, возникающих в Олимпийской башне из-за давления ветра.
Online CAD и CAE
Как научиться использовать программное обеспечение для моделирования Теперь, когда мы обсудили разницу между CAD и CAE, а также их преимущества, возникает вопрос: как пользователь CAD может начать использовать инженерное моделирование? Существует несколько возможностей, включая пошаговые руководства, общедоступные проекты и вебинары.