Машиностроительные САПР верхнего уровня

Как правило, машиностроительные САПР имеют многомодульную структуру. Типично разделение модулей на группы программ конструкторского проектирования механических объектов, промышленного дизайна, инженерного анализа (функционального моделирования), технологического проектирования, обмена данными, визуализации.

В настоящее время (2006 г.) в мире остались три реально развивающиеся машиностроительные САПР верхнего уровня. ЭтоUnigraphics (UGS - Unigraphics Solution), CATIA (DessaultSystemes), Pro/Engineer (PTC — Parametric Technology Corporation). Донедавнеговремениснимиконкурировалисистемы I-DEAS (SDRC), CADDS5 (Computervision) и EUCLID (MatraDatavision).

DessaultSystemes, работавшая в связке с IBM, распространяет систему CATIAv5, в которой использованы результаты разработок как CATIAv4, так и EuclidQuantum, полученные от MatraDatavision.

После приобретения компании SDRC корпорацией EDS последняя образовала в своем составе подразделение EDS PLM Solution, которое затем стало самостоятельной компанией UnigraphicsSolution. Новая версия Unigraphics, получившая название Unigraphics NX, воплотила в себе лучшие свойства Unigraphics и I-DEAS. Например, в I-DEAS были развиты средства инженерного анализа, но в отличие от Unigraphics слабы средства CAM.

Компания Computervision вошла в состав PTC еще в 90-годы прошлого века, после чего развитие CADDS5 было прекращено. В настоящее время PTC осуществляет внедрение новой версии Pro/Engineer под названием Wildfire.

К числу тенденций в развитии CAD/CAM/CAE-систем следует отнести:

· развитие САПР, как составной части системы PLM, т.е. интеграция САПР с другими системами, поддерживающими жизненный цикл изделий;

· реализация возможностей совместного (коллаборативного) проектирования на базе использования Internet.

Лидирующее положение в классе САПР среднего уровня занимают системы SolidWorks (SolidWorksCorporation), SolidEdge (UGS), Inventor (Autodesk). Компания PTC также имеет САПР среднего уровня под названием Pro/Desktop. В России наравне с ними нашли распространение отечественные системы Компас (Аскон) и T-Flex CAD (Топ Системы), а также некоторые другие системы, в числе которых САПР компаний Autodesk, Beantly, Интермех, Bee-Pitron. Все эти системы ориентированы, в первую очередь, на платформу Wintel, как правило, имеют подсистемы конструкторско-чертежную 2D, твердотельного 3D геометрического моделирования, технологического проектирования, управления проектными данными, ряд подсистем инженерного анализа и расчета отдельных видов машиностроительных изделий, а также библиотеки типовых конструктивных решений.

Основные функции CAE-систем

Функции CAE-систем довольно разнообразны, так как связаны с проектными процедурами анализа,моделирования, оптимизации проектных решений. В состав машиностроительных CAE-систем прежде всего включают программы для выполнения следующих процедур:

· моделирование полей физических величин, в том числе анализ прочности, который чаще всего выполняется в соответствии с МКЭ;

· расчет состояний моделируемых объектов и переходных процессов в них средствами макроуровня;

· имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри.

Основными частями программ анализа с помощью МКЭ являются библиотеки конечных элементов, препроцессор, решатель и постпроцессор.

Библиотеки конечных элементов (КЭ) содержат модели КЭ — их матрицы жесткости. Очевидно, что модели КЭ будут различными для разных задач (анализ упругих или пластических деформаций, моделирование полей температур, электрических потенциалов и т.п.), разных форм КЭ (например, в двумерном случае — треугольные или четырехугольные элементы), разных наборов координатных функций.

Исходные данные для препроцессора — геометрическая модель объекта, чаще всего получаемая из подсистемы конструирования. Основная функция препроцессора — представление исследуемой среды (детали) в сеточном виде, т.е. в виде множества конечных элементов.

Решатель — программа, которая ассемблирует (собирает) модели отдельных КЭ в общую систему алгебраических уравнений и решает эту систему одним из методов разреженных матриц.

Постпроцессор служит для визуализации результатов решения в удобной для пользователя форме. Вмашиностроительных САПР это графическая форма. Пользователь может видеть исходную (до нагружения) и деформированную формы детали, поля напряжений, температур, потенциалов и т.п. в виде цветных изображений, в которых палитра цветов или интенсивность свечения характеризуют значения фазовой переменной.